По режиму работы различают фильтры периодического и непрерывного действия; оба типа широко применяют в промышленности для процессов фильтрования с образованием осадка. Для фильтрования с закупориванием пор используют только фильтры периодического действия.
На фильтрах непрерывного действия осуществляют режим фильтрования при постоянной разности давлений (в случае промывки осадка-одно временно и при постоянной скорости). На фильтрах периодического действия осуществляют любой режим фильтрования.
По способу создания разности давлений различают вакуум-фильтры и фильтры, работающие под давлением. Последние наиболее целесообразно использовать, когда осадок малосжимаем, но обладает высоким гидравлическим сопротивлением. В других случаях вакуум-фильтры предпочтительнее, поскольку проще по конструкции.
По взаимному направлению силы тяжести и движения фильтрата различают фильтры с совпадающими, противоположными и перпендикулярными направлениями.
3.3.1 Нутч-фильтры.
Нутч представляет собой простейший фильтр периодического действия, работающий под вакуумом или под избыточным давлением. Направления силы тяжести и движения фильтрата в нем совпадают. Основными достоинствами вакуумных нутч-фильтров являются простота и надежность в работе, возможность тщательной промывки осадка. К недостаткам относятся громоздкость, ручная выгрузка осадка, негерметичность.
Рис. 3.1. Открытый нутч-фильтр:
1-корпус; 2-суспензия; 3 фильтровальная перегородка; 4-пористая подложка; 5 штуцер для выхода фильтрата, соединенный с вакуум-насосом.
Рис. 3.2 Фильтр-пресс:
а-плита: б-рама; е-сборка, 1-отверстия в плитах и рамах, образующие при сборке канал для подачи суспензии, 2 отверстия в плитах и рамах, образующие канал для подачи промывной жидкости, 3 отводы для прохода суспензии внутрь рам, 4-внутренние пространства рам; 5-фильтровальные перегородки, б рифления плит, 7 каналы в плитах для выхода фильтрата на стадии фильтрования или промывной жидкости-на стадии промывки осадка, 8 центральные каналы в плитах для сбора фильтрата или промывной жидкости; 9 краны на линиях вывода фильтрата или промывной жидкости.
Они относятся к фильтрам периодического действия, работающим под давлением. Направления сил тяжести идвижения фильтрата в них перпендикулярны. Одна из распространенных конструкций фильтр-пресса схематически изображена на рис. 3.2.
Фильтр представляет собой сборку из чередующихся плит и рам, что существенно увеличивает рабочую поверхность фильтрующей перегородки. Плиты имеют вертикальные рифления 6, предотвращающие прилипание фильтровальной ткани к плитам и обеспечивающие дренаж фильтрата. Полая рама фильтр-пресса помещается между двумя плитами, образуя камеру 4 для осадка. • Отверстия 1 и 2 в плитах и рамах совпадают, образуя каналы для прохода соответственно суспензии и промывной воды. Между плитами и рамами помещают фильтровальные перегородки («салфетки») 5. Отверстия в салфетках также совпадают с отверстиями в плитах. Сжатие плит и рам производится посредством винтового или гидравлического зажимов.
На стадии фильтрования суспензия по каналу 1 и отводам 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 (камеры) 4 осадком подачу суспензии прекращают. Затем начинается стадия промывки осадка. Промывная жидкость проходит по каналам 2, омывает осадок и фильтровальные перегородки и выводится через краны 9. По окончании промывки осадок обычно продувают сжатым воздухом для удаления остатков промывной жидкости. После этого плиты и рамы раздвигают, и осадок частично падает под действием силы тяжести в сборник, установленный под фильтром. Оставшуюся часть осадка выгружают вручную.
К достоинствам фильтр-прессов относятся большая удельная поверхность фильтрования, возможность проведения процесса при высоких давлениях (до 1,5 МПа), простота конструкции, отсутствие частей, движущихся в процессе эксплуатации, возможность отключения отдельных неисправных плит закрытием выходного крана.
Недостатками являются ручное обслуживание, невозможность полной промывки осадка, быстрый износ фильтровальных салфеток из-за частой разборки фильтра и работы его при повышенных давлениях.
studfiles.net
Как правило, производительность центрифуг выражается объемом суспензий, поступающим в центрифугу за единицу времени (л/час) или же весом осадка, который образуется в результате процесса центрифугирования (кгс/час).
Скорость процесса центрифугирования влияет на производительность любой центрифуги. Данная скорость определяется в первую очередь режимом процесса. Именно поэтому следует рассматривать отдельно производительности фильтрующих и отстойных центрифуг. Для обоих типов центрифуг следует считать, что объем материала, который загружается в центрифугу, равен половине полного объема аппарата.
Определение производительности центрифуг
Для определения производительности центрифуг обозначим следующие величины:
R – внутренний радиус барабана центрифуги, м; r1 - внутренним радиусом слоя материала, который находится в центрифуге, м; h – это высота барабана, м; Vб – объем барабана центрифуги, м3; Vм – объем материала, который находится в центрифуги, м3.
Следовательно:
Vб = π·R²·h, м³
Vм = π·(R²-r1²)·h, м³
Принимая, что Vм = 0,5·Vб, получим:
0,5·π·R²·h = π·(R²-r1²)·h
Для измерения скорости осаждения частиц в центрифуги используются такие же закономерности, что и для скорости осаждения пыли в циклонах.
Помимо этого, для определения режима осаждения используются числовые значения критериев Архимеда и Рейнольдса. При этом критерии Архимеда определяются так же, как и при расчете циклонов, то есть зависят от скорости осаждения. Поэтому необходимо предварительно найти числовое значение произведения K1·Ar, а по нему уже установить режим и найти значение критерия Re. Следовательно, для определения скорости осаждения используется формула:
ω0 = φ · [(Re·μ·g)/(d·γ2)], м/сек
Для определения фактора разделения Kp учитывается скорость осаждения центрифуги, которая измеряется пропорционально радиусу вращения r. Следовательно в выражение Kp нужно подставить вместо неопределенного радиуса r средний радиус:
rср = (R+0,71*R)/2 ≈ 0,85*R
Таким образом:
Кр = 0,85*n²*R/900
В процессе осаждения в центрифуге частицы дисперсной фазы проходят путь, который равен R-r, поэтому для определения длительности осаждения используется формула:
τос = (0,29*R)/ω0, сек
Чтобы определить производительность отстойных центрифуг, работающих периодически, следует принимать во внимание время, которое затрачивается на пуск, разгрузку и торможение центрифуги.
Обозначим:
t ос – время, за которое происходит разделение. Оно равняется времени предыдущего разделения, сек; tп – время периода пуска центрифуги, сек; tt – время, за которое происходит торможение центрифуги, сек; tp – время разгрузки центрифуги от осадка, сек.
Для определения длительности общего цикла процесса центрифугирования используется формула:
∑τ = τос + τп + τт + τр
Определение производительности фильтрующей центрифуги не менее сложно, чем расчет производительности всех видов фильтров.
Для этого используется уравнение:
VdV = (F0²*Po*dτ) / (μ*ρ*x)
где Fo - фильтрующая поверхность, м2; Po – это давление, Па.
Внутренняя боковая поверхность барабана является в центрифуге поверхностью фильтрации. При этом давление создается центробежной силой, которая возникает в жидкости в процессе ее вращения в барабане центрифуги. В процессе протекания фильтрации слой осадка, который возникает на поверхности барабана, увеличивается, а фильтрующая поверхность изменяется. Помимо этого, происходит изменение центробежной силы. Следование величины Fo и Po переменны.
Мощность на валу центрифуги
Расход энергии для центрифуг периодического действия рассчитывается отдельно для рабочего и пускового периода.
При пусковом периоде количество затрачиваемой энергии идет на преодоление массы материала, который загружен в барабан и массы самого барабана.
В рабочем периоде мощность на валу отличается от мощности в пусковом периоде. Данная мощность практически полностью тратится на транспортировку осадка, преодоление гидравлического сопротивления, а также трения барабана о воздух и трения, возникающие в приводе и цапфах.
В том случае, если суспензия подается в центрифугу, которая находится на ходу, необходимо учитывать еще и энергию, затрачиваемую на сообщение кинетической энергии фильтруемой жидкости.
oil-filters.ru
Западноказахстанский аграрно-технический университет
имени Жангир хана
Кафедра химии и химической технологии
Реферат
Тема:
Фильтpoвaниe жидкиx нeоднoрoдных cиcтeм
Уральск 2011
Содержание
1. Фильтрование
2. Фильтрование суспензий
3. Фильтры и фильтрующие центрифуги
1. Фильтрование
Фильтрование применяют в промышленности для тонкого разделения жидких или газовых гетерогенных систем. С его помощью можно добиться значительно более полной, чем в процессах осаждения, очистки жидкости или газа от взвешенных частиц и, соответственно, более высокого выхода продукта (если им является твердая фаза суспензии).
В процессе фильтрования твердые частицы либо задерживаются на поверхности фильтровальной перегородки, образуя осадок, либо проникают в ее глубину, задерживаясь в порах. В соответствии с этим различают фильтрование с образованием осадка и фильтрование с закупориванием пор. Иногда их совмещают (применяя фильтрование с образованием осадка и закупориванием пор).
Движущей силой процесса фильтрования является разность давлений до и после фильтра. Если эта разность создается с помощью насоса, компрессора или вакуум-насоса, то происходит фильтрование под действием перепада давления, если с помощью центробежных сил - центробежное фильтрование (центрифугирование).
2. Фильтрование суспензий
В простейшем случае фильтр представляет собой сосуд, корпус которого разделен на две части фильтровальной перегородкой. Суспензию помещают в верхнюю часть сосуда таким образом, чтобы она в течение всего процесса фильтрования соприкасалась с фильтровальной перегородкой. В разделенных частях сосуда создают разность давлений
Др = p1 — p2
под действием которой жидкость проходит через поры фильтровальной перегородки, образуя фильтрат. Твердые частицы задерживаются на поверхности перегородки, формируют осадок. Этот процесс является примером фильтрования с образованием осадка. Он предпочтительнее фильтрования с закупориванием пор, так как в последнем случае сильно осложняется или становится вообще невозможной регенерация фильтровальной перегородки.
Разность давлений по обе стороны фильтровальной перегородки создают разными способами, соответственно и фильтрование проходит при различных условиях.
Если пространство над суспензией сообщают с источником сжатого газа или пространство под фильтровальной перегородкой присоединяют к источнику вакуума, происходит фильтрование при постоянной разности давлений. При этом скорость фильтрования уменьшается вследствие повышения гидравлического сопротивления слоя осадка возрастающей толщины.
Если суспензию подают на фильтр поршневым насосом, производительность которого практически не зависит от напора, фильтрование осуществляется при постоянной скорости. Разность давлений при этом увеличивается по мере роста сопротивления осадка.
3. Фильтры и фильтрующие центрифуги
По режиму работы различают фильтры периодического и непрерывного действия; оба типа широко применяют в промышленности для процессов фильтрования с образованием осадка. Для фильтрования с закупориванием пор используют только фильтры периодического действия.
На фильтрах непрерывного действия осуществляют режим фильтрования при постоянной разности давлений (в случае промывки осадка - одновременно и при постоянной скорости). На фильтрах периодического действия осуществляют любой режим фильтрования.
По способу создания разности давлений различают вакуум-фильтры и фильтры, работающие под давлением. Последние наиболее целесообразно использовать, когда осадок малосжимаем, но обладает высоким гидравлическим сопротивлением. В других случаях вакуум-фильтры предпочтительнее, поскольку проще по конструкции.
По взаимному направлению силы тяжести и движения фильтрата различают фильтры с совпадающими, противоположными и перпендикулярными направлениями.
Нутч-фильтры. Нутч представляет собой простейший фильтр периодического действия, работающий под вакуумом или под избыточным давлением. Направления силы тяжести и движения фильтрата в нем совпадают. К достоинствам конструкции, помимо перечисленных выше для открытого нутча, добавляются большая движущая сила и пригодность для разделения суспензий, выделяющих токсичные пары. К недостаткам относятся ручная выгрузка осадка, громоздкость. По этим причинам нутчи используют в основном в производствах малой мощности. Нутч небольшого размера применяют в лабораторных исследованиях.
Рис. 1. Открытый нутч-фильтр
1-корпус; 2-суспензия; 3 - фильтровальная перегородка; 4—пористая подложка; 5 - штуцер для выхода фильтрата, соединенный с вакуум-насосом
На рис.1 изображен нутч-фильтр, работающий под вакуумом. Он представляет собой открытый резервуар 1, над дном которого расположена пористая подложка (ложное дно) 4, поддерживающая фильтровальную перегородку 3. Суспензию 2 загружают сверху, затем в пространстве под ложным дном создают вакуум (соединяя его с вакуум-насосом), вследствие чего жидкая фаза проходит в виде фильтрата через фильтровальную перегородку З и удаляется из нутча через штуцер внизу. Твердая фаза суспензии образует осадок на фильтровальной перегородке. После этого в случае необходимости нутч заполняют промывной жидкостью и проводят отмывку осадка от фильтрата. По окончании процесса фильтрования нутч некоторое время остается под вакуумом, что позволяет уменьшить влажность осадка. Затем осадок удаляют из фильтра сверху вручную.
Основными достоинствами вакуумных нутч-фильтров являются простота и надежность в работе, возможность тщательной промывки осадка. К недостаткам относятся громоздкость, ручная выгрузка осадка, негерметичность. Кроме того, для них, как и для других вакуум-фильтров (которые будут рассмотрены ниже), характерна невысокая движущая сила (на практике Ар не более 75 кПа).
На рис.2. изображен закрытый нутч-фильтр, работающий под давлением (до 0,3 МПа). Нутч состоит из корпуса 1 с рубашкой 2, съемной крышки 8 и перемещающегося дна 4. На опорной решетке б располагается фильтровальная перегородка 5. Иногда в качестве перегородки применяют слой волокон. В этом случае необходимо использовать защитную сетку 7. Над фильтровальной перегородкой располагают кольцевую перегородку 3, поддерживающую осадок во время его выгрузки. При этом дно 4 опускается и поворачивается на такой угол, чтобы осадок было удобно снимать вручную с фильтровальной перегородки. Нутч снабжен штуцерами 9, 10 и 11 соответственно для подачи суспензии и сжатого воздуха и для удаления фильтрата. для того чтобы давление в аппарате не превысило допустимого, он снабжен предохранительным клапаном 12. В рубашку 2 обычно подают насыщенный водяной пар для повышения температуры фильтрования, что обеспечивает снижение вязкости фильтрата и соответствующее увеличение производительности.
Цикл работы на нутче обычно состоит из следующих стадий: заполнение нутча суспензией, собственно фильтрование под давлением сжатого газа, подсушка осадка, заполнение нутча промывной жидкостью, промывка осадка, его сушка, удаление с фильтровальной перегородки, регенерация последней.
К достоинствам конструкции, помимо перечисленных выше для открытого нутча, добавляются большая движущая сила и пригодность для разделения суспензий, выделяющих токсичные пары. К недостаткам относятся ручная выгрузка осадка, громоздкость. По этим причинам нутчи используют в основном в производствах малой мощности. Нутч небольшого размера применяют в лабораторных исследованиях.
Рис. 2. Закрытый нутч-фильтр:
1- корпус; 2 - обогревающая рубашка; 3- кольцевая перегородка; 4 - откидывающееся дно; 5-фильтровальная перегородка; 6-опорная решетка; 7-сетка; 8-съемная крышка; 9-предохранительный клапан
Фильтр-прессы. Они относятся к фильтрам периодического действия, работающим под давлением. Направления сил тяжести и движения фильтрата в них перпендикулярны.
Рис.3. Фильтр-пресс:
а- плита; б рама; в - сборка, 1-отверстия в плитах и рамах, образующие при сборке канал для подачи суспензии, 2 отверстия в плитах и рамах, образующие канал для подачи промывной жидкости, 3- отводы для прохода суспензии внутрь рам; 4-внутренние пространства рам; 5-фильтровальные перегородки; б- рифления плит, 7- каналы в плитах для выхода фильтрата на стадии фильтрования или промывной жидкости - на стадии промывки осадка, 8 -центральные каналы в плитах для сбора фильтрата или промывной жидкости; 9 -краны на линиях вывода фильтрата или промывной жидкости
фильтрование гетерогенный центрифуга суспензия
Одна из распространенных конструкций фильтр-пресса схематически изображена на рис.3. Фильтр представляет собой сборку из чередующихся плит и рам, что существенно увеличивает рабочую поверхность фильтрующей перегородки. Плиты имеют вертикальные рифления 6, предотвращающие приавтпание фильтровальной ткани к плитам и обеспечивающие дренаж фильтрата. Полая рама фильтр-пресса помещается между двумя плитами, образуя камеру 4 для осадка. Отверстия 1 и 2 в плитах и рамах совпадают, образуя каналы для прохода соответственно суспензии и промывной воды. Между плитами и рамами помешают фильтровальные перегородки («салфетки») 5. Отверстия в салфетках также совпадают с отверстиями в плитах. Сжатие плит и рам производится посредством винтового или гидравлического зажимов.
На стадии фильтрования суспензия по каналу 1 и отводам З поступает в полое пространство (камеру) 4 внутри рам. Жидкость проходит через фильтровальные перегородки 5, по желобкам рифлений б движется к каналам 7 и далее в каналы 8. Отсюда фильтрат выводится через краны 9, открытые на стадии фильтрования.
После заполнения пространства (камеры) 4 осадком подачу суспензии прекращают. Затем начинается стадия промывки осадка. Промывная жидкость проходит по каналам 2, омывает осадок и фильтровальные перегородки и выводится через краны 9. По окончании промывки осадок обычно продувают сжатым воздухом для удаления остатков промывной жидкости. После этого плиты и рамы раздвигают, и осадок частично падает под действием силы тяжести в сборник, установленный под фильтром. Оставшуюся часть осадка выгружают вручную.
К достоинствам фильтр-прессов относятся большая удельная поверхность фильтрования, возможность проведения процесса при высоких давлениях (до 1,5 М Па), простота конструкции, отсутствие частей, движущихся в процессе эксплуатации, возможность отключения отдельных неисправных плит закрытием выходного крана.
Недостатками являются ручное обслуживание, невозможность полной промывки осадка, быстрый износ фильтровальных салфеток из-за частой разборки фильтра и работы его при повышенных давлениях.
Среди фильтров непрерывного действия наиболее распространены барабанные вакуум-фильтры. Схема такого фильтра представлена на рис.4. Фильтр имеет вращающийся цилиндрический перфорированный барабан 1, покрытый металлической волнистой сеткой 2, на которой располагается тканевая фильтрующая перегородка 3. 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.
Рис.4. Барабанный вакуум-фильтр:
1 - перфорированный барабан, 2 - волнистая сетка; З - фильтровальная перегородка; 4 - осадок; 5 - нож для съема осадка, б - корыто для суспензии; 7 - касающаяся мешалка; 8 - устройство для подвода промывной жидкости; 9 - камеры (ячейки) барабана;10 - соединительные трубки; 11 - вращающаяся чаегь распределительной головки; 12 - неподвижная часть распределительной головки; I - зона фильтрования и отсоса фильтрата; II – зона промывки осадка и отсоса промывных вод; III - зона съема осадка; IV - зона очистки фильтровальной ткани
Барабан разделен радиальными перегородками на ряд изолированных друг от друга ячеек (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 осадка и другие.
Зона 1 — фильтрования и отсоса фильтрата. Здесь камера соприкасается с суспензией. В это время камера соединена с источником вакуума. Под действием вакуума фильтрат проходит через фильтровальную ткань, сетку и перфорацию барабана внутрь камеры и через трубу выводится из аппарата. На наружной поверхности барабана, покрытой фильтровальной тканью, образуется осадок 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 его последующее 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 операций повторяется.
Таким образом, на каждом участке поверхности фильтра все операции проводятся последовательно одна за другой, но участки работают независимо, и поэтому в целом все операции проводятся одновременно. т. е. процесс протекает непрерывно. Это одно из достоинств данного фильтра. Среди других следует отметить простоту обслуживания, возможность фильтрования суспензий с большим содержанием твердой фазы, хорошие условия для промывки осадка.
К недостаткам фильтра относятся сравнительно небольшая удельная поверхность фильтрования, относительно высокая стоимость, сложность герметизации, необходимость перемешивания суспензии в корыте б из-за противоположного направления движений частиц под действием силы тяжести и фильтрата.
Ленточный вакуум-фильтр. Фильтр представляет собой работающий под вакуумом аппарат непрерывного действия, в котором направления силы тяжести и движения фильтрата совпадают.
Схематически фильтр изображен на рис.5.
Перфорированная резиновая лента 2 перемещается по замкнутому пути с помощью приводного 8 и натяжного З барабанов. Фильтрующая ткань 5 прижимается к ленте при натяжении роликами б. Из лотка 4 на фильтрующую 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.
Рис.5. Ленточный вакуум-фильтр
1 -вакуум-камеры, 2 - перфорированная лента, З натяжной бара6ан, 4—лоток для подачи суспензии; 5 - фильтровальная ткань, б -натяжные ролики; 7- валик для перегиба ленты; 8 - приводной барабан 9—форсунки для подачи промывной жидкости
Осадок благодаря вакууму подсушивается и при перегибе ленты через валик 7 отделяется от ткани и сбрасывается в бункер. На обратном пути между роликами б фильтровальная ткань обычно регенерируется: очищается с помощью механических щеток, пропаривается или промывается жидкостью.
К достоинствам ленточных фильтров, помимо упомянутого выше совпадения направлений фильтрования и осаждения, относятся простота устройства (отсутствие специальной распределительной головки), хорошие условия промывки и обезвоживания осадка. Благодаря простоте съема осадка и регенерации ткани возможна обработка труднофильтруемых материалов.
Недостатками являются небольшая удельная поверхность и довольно быстрый износ фильтрующей ленты, громоздкость аппарата, сложность герметизации.
Дисковый вакуум-фильтр. Фильтр представляет собой аналог барабанного фильтра, в котором для увеличения поверхности фильтрования установлены диски с фильтрующими боковыми поверхностями.
Карусельный вакуум-фильтр. Такой фильтр обладает достоинствами нутчей, являясь аппаратом непрерывного действия. 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.
Фильтрующие центрифуги. Основной частью центрифуги является перфорированный барабан, насаженный на вращающийся вал. На барабане располагается фильтровальная ткань 4 (как правило, между барабаном и тканью помещают дренажную сетку).
Суспензию загружают в барабан сверху, после чего он приводится во вращение. Фильтрат (фугат) под действием центробежной силы проходит через осадок, фильтровальную перегородку и перфорацию барабана и попадает в кожух, откуда выводится. По окончании фильтрования осадок из барабана выгружают вручную.
Литература:
1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии 9-ое изд. М.: Химия, 1973г, 750 с.
2. Айнштейн В.Г., Захаров М.Н., Носов Г.А., Захаренко В.В., Зиновкина Т.В., Таран А.Л., Костанян А.Е. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Учебник для вузов, в двух книгах. М.: Химия, 1999 (кн. 1, 888 с; кн.2, 872 с.)
3. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1995г, 768 с (ч.1, 400с.; ч.2,368 с.)
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия: 1987, 576 с.
5.Основные процессы и аппараты химической технологии (Пособие по проектированию)./ Под ред. Ю.И. Дытнерского. М.: Химия, 1991, 496 с.
6. Руководство к практическим занятиям в лаборатории процессов и аппаратов химической технологии. Под ред. П.Г. Романкова, 5-ое изд. Л.: Химия, 1979, 256 с.
7. Скобло А.И., Трегубов И.А. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1982. 584 с.
8. Владимиров А.И. и др. Основные процессы и аппараты нефтегазопереработки. М.: ООО Недра-Бизнесцентр. 2002. 227 с.
9. Скобло А.И. и др. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. М.: Недра. 2000. 677 с.
10. Коган В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии. Л.: Химия, 1997. 512 с.
www.neuch.ru
5. Ниже приведена схема построения условных обозначений промышленных центрифуг.
Примеры обозначения центрифуг. Отстойная горизонтальная центрифуга со шнековой выгрузкой осадка, в герметизированном взрывозащищенном исполнении, с максимальным внутренним диаметром ротора 500 мм, модель пятая. Основные детали, непосредственно соприкасающиеся с обрабатываемым продуктом, изготовляются из коррозионностойкой стали Х17Н13МЗТ по ГОСТ 5632—61 Обозначение: ОГШ-503К-5.
Фильтрующая горизонтальная центрифуга с выгрузкой осадка толкающим поршнем, с двухкаскадным сдвоенным ротором диаметром 2000 мм, в негерметизированном исполнении, модель первая. Основные детали, непосредственно соприкасающиеся с обрабатываемым продуктом, изготовляются из углеродистой стали. Обозначение: 2/2 ФГП-2001У-1.
Вертикальная трубчатая центрифуга с разделяющим ротором из коррозионностойкой стали Х17Н13МЗТ по ГОСТ 5632—61, диаметр ротора 150 мм, двигатель взрывозащищенный, выгрузка осадка ручная с разборкой ротора, модель первая. Обозначение: РТР-152К-1.
6. Характеристика и параметры центрифуг
По принципу действия центрифуги делят на отстойные и фильтрующие. Барабаны (роторы отстойных центрифуг имеют сплошную, а фильтрующие—дырчатую (перфорированную) стенку, покрытую фильтровальной сеткой или тканью. Важнейшими характеристиками центрифуги являются фактор разделения и продолжительность центрифугирования. Центрифуги периодического действия целесообразно использовать при концентрации нерастворимых примесей в сточных водах не более 2—3 г/л и если образующиеся осадки цементируются или характеризуются высокими абразивными свойствами.
Фильтрующие центрифуги применяют для разделения сравнительно крупнодисперсных суспензий кристаллических и аморфных продуктов, промывки получающихся при этом осадков, а также отделения влаги от штучных материалов.
Отстойные центрифуги предназначены для разделения плохо фильтрующихся суспензий, эмульсий, а также для разделения суспензий по крупности частиц твердой фазы. Отстойные центрифуги иногда, в свою очередь, подразделяют на собственно отстойные, осветляющие, концентрирующие и разделяющие (или сепарирующие). Отстойные центрифуги используются для разделения смесей с большим содержанием твердого вещества. В них также происходит разделение на жидкую и твердую фазы.
При вращении барабана центрифуги и находящегося в нем материала возникает центробежная сила. Величина центробежной силы, действующей на вращающееся тело массой m и весом G: где С — в кгс; w = nRn/30 — окружная скорость в м/с; R—внутренний радиус барабана в м; g—ускорение свободного падения в м/с2; п—частота вращения барабана в об/мин.
При вращении тела весом G = 1 кгс С == п2/900 кгс.
Одним из основных критериев оценки эффективности работы центрифуги является фактор разделения:
Фр = w2R / g = n2R / 900 (1) , где w == лп/30 — угловая скорость барабана.
Фактор разделения показывает, во сколько раз центробежное ускорение, развиваемое в данной центрифуге, больше ускорения свободного падения. Как видно из уравнения (1), фактор разделения численно равен центробежной силе, возникающей при вращении тела весом G = 1 кгс. Чем больше фактор разделения, тем интенсивнее происходит процесс центрифугирования (исключение составляет центрифугирование легко сжимающихся осадков в фильтрующих центрифугах). Величина фактора разделения в современных центрифугах лимитируется условиями прочности и динамической устойчивости машины
Однако фактор разделения Фр не является исчерпывающей характеристикой центрифуг и их способности к разделению неоднородных жидких систем. Для суждения об этой способности иногда используют параметр S, называемый индексом производительности центрифуги. Он определяется как произведение площади цилиндрической поверхности осаждения на фактор разделения S=FосФр
Параметр S — это важная характеристика разделяющей способности осадительных и фильтрующих центрифуг.
7.Факторы для выбора центрифуг
Главными факторами, определяющими выбор центрифуги, являются: для суспензий — степень дисперсности твердой фазы, эффективная плотность (разность плотностей твердых и жидких фаз) твердых частиц и их концентрация; для эмульсий — стойкость эмульсии, обусловленная степенью раздробленности капель одной жидкости в другой, вязкость дисперсионной среды и соотношение плотностей фаз.
При выборе центрифуги следует также учитывать коррозионные свойства обрабатываемого материала, его токсичность, огне- и взрывоопасность (машины с открытым или закрытым кожухом), коэффициент трения осадка и др. Чем больше количество мелких твердых частиц в суспензии, тем соответственно больше их содержание в осветленной жидкости (фугате). Это относится в одинаковой мере к фильтрующим и отстойным центрифугам.
На работу центрифуг существенно влияет вязкость жидкой фазы. С увеличением этого параметра производительность центрифуги уменьшается. Поэтому в некоторых случаях (когда это допустимо) для уменьшения вязкости жидкости прибегают к ее нагреву. Нагревание эмульсии приводит не только к уменьшению вязкости, но и снижению стойкости эмульсии и соответственно увеличению производительности центрифуги.
Чем больше эффективная плотность твердой фазы, тем выше может быть производительность отстойной центрифуги. При сепарировании эмульсий производительность машины возрастает с увеличением разности плотностей компонентов эмульсии При центробежной фильтрации эффективная плотность твердой фазы практически не влияет на увеличение производительности.
8. Кратко остановимся на конструкциях наиболее часто встречающихся остойных центрифуг.
Хорошо зарекомендовали себя в промышленности автоматические подвесные центрифуги с нижней выгрузкой осадка. Эти конструкции отличаются устойчивостью и некоторой свободой колебаний барабана, а также сравнительно легкой и быстрой выгрузкой осадка. Кроме того, опора и привод машины не подвергаются коррозии, так как не соприкасаются с жидкостью.
Автоматическая подвесная центрифуга
Загрузка суспензии и выгрузка осадка в машинах этого типа происходят периодически при сниженной скорости ротора (до 300 об/мин при загрузке суспензии и до 50 - 100 об/мин при выгрузке осадка).
Подвесные центрифуги предназначены для разделения суспензий, требующих короткого цикла центрифугирования.
Несмотря на низкую конечную влажность получаемого осадка и возможность его тщательной промывки, общим недостатком рассмотренных конструкций центрифуг являются непроизводительные затраты энергии и времени, связанные с цикличностью работы машин. Этого недостатка лишены горизонтальные центрифуги с автоматическим наполнением барабана и удалением осадка при рабочей частоте вращения ротора.
Промышленные центрифуги.
Тысячи разнообразных центрифуг работают на предприятиях химической, металлургической, пищевой, оборонной и других отраслей промышленности. Центрифуги сегодня – это сложные агрегаты, состоящие из многих механизмов, которые нуждаются в точной наладке и квалифицированном обслуживании.
9.Принцип действия отстойных центрифуг.
В упрощенном виде центрифуга представляет собой быстро вращающийся вокруг оси пустотелый ротор. Суспензия (или эмульсия) загружается в ротор периодически или непрерывно. Продукты разделения выводятся из ротора также периодически или непрерывно.
В практике центрифугирования применяются два способа разделения жидких неоднородных систем: центробежное фильтрование и центробежное осаждение. В первом случае центрифуги изготовляются с перфорированным ротором, на внутренней стенке (обечайке) которого уложена фильтровальная перегородка — фильтрующие центрифуги, во втором — с отстойным ротором, имеющим сплошную обечайку — отстойные центрифуги. Изготовляются также комбинированные отстойно-фильтрующие центрифуги, в которых совмещаются оба принципа разделения.
При разделении суспензий в фильтрующих центрифугах в роторе под действием центробежной силы происходит фильтрация жидкости через фильтровальную ткань или металлическую сетку с одновременным отложением на последней частиц твердой фазы; жидкость проходит через сита и затем через отверстия в роторе выбрасывается в кожух центрифуги, а осадок выгружается либо во время вращения ротора, либо после его полной остановки.
При разделении суспензий в отстойных центрифугах твердые частицы, имеющие, как правило, больший удельный вес, чем жидкий компонент, осаждаются под действием центробежной силы на обечайке ротора в виде кольцевого слоя; Жидкий компонент также образует кольцевой слой, но ближе к оси вращения. Жидкость отводится из вращающегося ротора путем перелива через борт или с помощью отсосной трубы. Осадок выгружается на ходу или после остановки машины.
Разделение эмульсий происходит аналогично: у стенок ротора образуется слой тяжелой жидкости, а ближе к оси вращения — слой легкой жидкости. Центрифуги, предназначенные для разделения эмульсий, называются разделяющими центрифугами. Загрузка эмульсии и отвод тяжелой и легкой жидкостей из ротора такой центрифуги осуществляются непрерывно.
10. Отстойные центрифуги в промышленности:
В промышленности центрифуги используются для отделения твердых фаз из суспензий или для обезвоживания шламов. Они образуются в большом количестве, например, в строительной промышленности в виде промывочных буровых растворов или при разработке песочно-гравийных карьеров.
В компактных промышленных центрифугах обрабатываемый материал подается с помощью питательных насосов, например, центробежного или эксцентрикового шнекового насоса в барабан центрифуги. Барабан приводится во вращение с помощью электромотора и многоступенчатойкоробки передач. При этом достигается максимальное центробежное ускорение, превышающее в 3000 раз ускорение земного тяготения (G). Производительность центрифуги, т.е.показатель максимального обезвоженного осадка, зависит от свойств обрабатываемых материалов.
Для отстойных центрифуг непрерывного действия, которыми являются все применяемые в настоящее время при промышленной депарафинизации центрифуги, подачу суспензии и вывод продуктов центрифугирования проводят непрерывно.
Отделение комплекса от жидкой фазы можно проводить методом «турбулентной декантации» в вибрационных отстойниках i, применяемых на полупромышленной установке карбамидной де-ларафинизации.
Промышленное применение для отделения комплекса нашло центрифугирование , а также фильтрование под давлением в процессе депарафинизации с использованием кристаллического карбамида, бензина и метанола . Это позволяет •одновремено получать товарный легкоплавкий парафин и зимнее дизельное топливо, причем полученный парафин содержит 98— 99% н-алканов и ароматических компонентов не более 0,3—0,5% . Эти работы проводили с дизельным топливом из волгоградских, усть-'бальгкской и мангышлакской нефтей, причем парафин, выделенный при депарафинизации дизельного топ-.лива мангышлакской нефти, содержит до 0,02% ароматических углеводородов. Автором разработана конструкция , с проектной производительностью 96 т/ч по суспензии и 28 т/ч по твердому осадку. Усовершенствование схемы типовой установки Г-64 по депарафинизации дизельных топ-лив кристаллическим карбамидом заключается в замене десяти отстойных центрифуг, предназначенных для отделения комплекса, четырьмя рабочими и двумя резервными фильтрами, работающими под давлением и обеспечивающими качественную промывку комплекса. Это позволит увеличить производительность установки :и наряду с зимним дизельным топливом вырабатывать высококачественный парафин
turboreferat.ru
