Фильтры непрерывного действия

В производстве кальцинированной соды для отделения бикарбоната натрия от раствора были применены непрерывно действующие фильтры. Эти фильтры широко используются также в других отраслях химической технологии.

Фильтры непрерывного действия работали только под вакуумом. В последнее время появились конструкции таких фильтров, работающих под давлением.

Непрерывно действующие вакуум-фильтры представляют собой вращающиеся барабаны или диски, внутри которых при помощи вакуум — насоса создано разрежение; поверхность барабанов (или дисков) покрыта фильтрующей перегородкой. При вращении барабана часть его поверх­ности погружается в фильтруемую суспензию, фильтрат проходит через фильтрующую перегородку внутрь барабана, а осадок остается на ней. По мере вращения барабана осадок промывается и снимается с поверх­ности. Таким образом, за один оборот барабана происходит непрерыв­ное автоматическое чередование всех циклов работы фильтра—фильтро­вание, промывка, сушка и разгрузка.

$ Барабанные вакуум-фильтры с наружной фильтрующей поверх­ностью. Барабанный непрерывно действующий вакуум-фильтр с наруж­ной фильтрующей поверхностью (рис. 145) представляет собой полый барабан /, погруженный в резервуар с фильтруемой суспензией и вра­щающийся в ней. Барабан имеет перфо­рированную или рифленую поверхность и покрыт металлической сеткой, на кото­рую натянута фильтрующая ткань. Ба­рабан разделен на несколько разобщен­ных секторов (ячеек), сообщающихся че­рез каналы в полых цапфах с неподвиж­ной распределительной головкой 2, состо­ящей из нескольких камер. В отдельные камеры головки подведены трубопроводы вакуума или сжатого воздуха. На схеме патрубки 3 и 4 соединены с линией ваку­ума, а 5 и 6—с линией сжатого воздуха. Таким образом, весь барабан разделен на зоны, размещение и величина которых зависят от устройства камер головки.

Погружаясь при вращении в филь­труемую смесь, соответствующий сектор барабана сообщается с зоной фильтра­ции 1, ив этом секторе устанавливается

Вакуум. При этом фильтрат отсасывается через фильтрующую ткань внутрь сектора и отводится через распределительную головку и патру­бок 3. На фильтрующей поверхности образуется постоянно увеличива­ющийся слой осадка. ^

После выхода сектора из фильтруемой жидкости в него засасывается воздух, который просушивает осадок и вытесняет остаток фильтрата из

Пор осадка внутрь сектора (зона II—про­сушивание). Затем, если осадок требует промывки, по трубам 7 подводится вода, которая также просасывается через слой осадка внутрь сектора (зона IV—промыв­ки). Промывная вода может быть отве­дена либо вместе с фильтратом через пат­рубок 3, либо отдельно от него через пат­рубок 4. Далее, промытый и вновь под­сушенный осадок отдувается от фильтру­ющей поверхности сжатым воздухом, по­ступающим изнутри сектора (зона VI— отдувки).

^Для повышения плотности прилегания фильтрующей ткани к под­кладочной сетке при отдувании осадка, ткань обматывают проволокой с шагом между витками 40—50 мм\ концы проволоки укрепляют в боковых стенках барабана.

Осадок, отделившийся от ткани, легко снимается ножом, подве­денным к фильтрующей поверхности. После съема осадка ткань для ее регенерации вторично продувается воздухом (паром) или промывается водой, поступающими в сектор в зоне VIII—регенерации. После этого процесс начинается сначала.

Фильтры непрерывного действия

Рис. 145. Схема работы вакуум — фильтра:

1—барабан; 2—распределительная головка; 3, 4—патрубки для вакуума; 5, 6—патруб­ки для сжатого воздуха; 7—труба для воды.

Фильтры непрерывного действия

Рис. 146. Распределительная голов­ка вакуум-фильтра:

/—вращающийся диск; 2—неподвижный диск; 3—щель для соединения с линией ва" куума; 4, 5—щели для промывных вод;

Щели для соединения с линией сжа­того воздуха; 8—отверстия для соедини­тельных трубок.

«Мертвые» зоны III, V, VII и IX, расположенные между рабочими зонами I, II, IV, VI и VIII, препятствуют сообщению последних между собой в момент перехода сектора из одной зоны в другую.

Рис. 147. Барабанный вакуум-фильтр:

/—барабан; 2—цапфа; 3—распределительная „головка; 4—подшипники; 5—корыто; б—мешалка; 7—устройство для затирания трещин

*в осадке; 8—редуктор; 9—электродвигатель.

Важной деталью фильтра является распределительный золотнико­вый механизм, называемый распределительной головкой (рис. 146), при помощи которой осуществляется чередование циклов процесса фильтрации. Головка состоит из двух дисков—вращающегося 1 и неподвижного 2. Когда отверстия вращающегося диска находятся про­тив большой щели 3 неподвижного диска, секторы барабана соединяются с вакуум-насосом и отфильтрованная жидкость поступает в сборник фильтрата. При повороте барабана на некоторый угол отверстия по­движного диска совмещаются последовательно со щелями 4 и 5, соединен­ными со сборниками промывных вод, а затем отверстия 6 и 7 соединяют секторы барабана с трубопроводом сжатого воздуха для осушки осад­ка и очистки фильтрующей поверхности.

На рис. 147 показан барабанный вакуум-фильтр, основной частью которого является барабан 1 с полой цапфой 2. К цапфе прилегает распределительная головка 3, отверстия которой против ячеек в цапфе открывают доступ из секторов барабана в камеры головок. В корыте 5 фильтра установлена мешалка 6 для размешивания суспензии. Спе­циальное устройство 7 служит для затирания трещин, образующихся в слое осадка.

Поверхность фильтрации барабанных вакуум-фильтров обычно равна 5—40 м2.

Фильтры непрерывного действия

Рис. 148. Схема установки вакуум-фильтра:

/—вакуум-фильтр; 2—сборник для основного фильтрата; 3— сборник для промывных вод; 4—барометрический конденсатор; 5, б—центробежные насосы; 7—автоматиче­ский клапан; 8—поплавки.

Схема установки непрерывно действующего барабанного вакуум — фильтра показана на рис. 148. Вакуум-фильтр 1 соединен со сборниками 2 и 3, из которых один служит для приема фильтрата, а другой для про­мывных вод. Сборники соединены с барометрическим конденсатором 4, орошаемым холодной водой и соединенным в свою очередь с воздуш­ным вакуум-насосом. При работе вакуум-насоса во всей системе соз­дается разрежение, вследствие чего фильтрат проходит через фильтрую­щую перегородку и собирается в сборнике 2, из которого непрерывно или периодически перекачивается центробежным насосом 5 на дальней­шую переработку. Промывные воды откачираются из сборника 3 насосом 6. Пары и газы из верхней части сборника отводятся по трубе в барометри­ческий конденсатор. Для того чтобы предупредить попадание фильтрата в конденсатор (в случае, когда центробежный насос не успевает перека­чивать всей поступающей в сборник жидкости), на верху вакуум-сбор­ника устанавливают автоматический клапан 7, связанный с поплавками 8. После того как жидкость в сборнике достигает определенного уровня, поднимающийся вместе с жидкостью поплавок открывает клапан и сборник сообщается с атмосферой; при этом в него поступает воздух, вакуум падает, фильтрация замедляется и насос откачивает из сборника избыток жидкости. Когда уровень жидкости понижается, поплавок опу­скается вниз, вследствие чего сборник разобщается с атмосферой и вновь соединяется с барометрическим конденсатором.

Толщина слоя осадка в непрерывно действующих барабанных вакуум-фильтрах составляет примерно 40 мм, а толщина слоя трудно фильтруемых осадков—всего 5—10 мм. Достигаемая толщина слоя осад­ка зависит от числа оборотов барабана (колеблется в пределах от 0,1 до 2,6 об /мин.).

Влажность получающегося осадка редко бывает ниже 10%, а чаще всего достигает 30% и более. Для вращения фильтра требуется привод мощностью 0,5—4 кет.

Осадок в вакуум-фильтрах отделяют (отдувают) сжатым возду­хом и снимают при помощи ножа или валика, вращающегося в направ­лении, обратном вращению фильтра. Осадок отделяется от ткани под действием сжатого воздуха низкого давления, налипает на валик и сни­мается с него скребком.

Для работы при малой толщине осадка (до 3 мм) применяют филь­тры со съемом осадка шнурами. При этом не требуется отдувки осадка, отпадает необходимость в компрессоре и уменьшается износ филь­трующей ткани.

В некоторых конструкциях фильтров осадок отлагается непосред­ственно на бесконечных толстых шнурах, заменяющих фильтрующую ткань; осадок удаляется при набегании шнуров на валик небольшого диаметра. Шнуры имеют более высокий срок службы, чем фильтрующая ткань.

Барабанные вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей поверх­ностью. В описанных выше вакуум-фильтрах фильтруемая суспензия находится снаружи барабана, вследствие чего на фильтрующую ткань осаждаются в первую очередь наиболее мелкие частицы, так как круп­ные, обладающие большим весом, располагаются в нижних слоях жид­кости в резервуаре. Образование первоначального слоя осадка из наиболее мелких частиц затрудняет фильтрацию и уменьшает производительность фильтра.

Этот недостаток устранен в конструкции непрерывно действую­щего вакуум-фильтра с внутренне^ фильтрующей поверхностью (рис. 149). Здесь ячейки расположены кольцом по окружности барабана и рабочей стороной, покрытой фильтрующей тканью, обращены во внутрь барабана.

Суспензия поступает внутрь барабана 1 по трубе 2 и располагается в его нижней части; при этом на фильтрующей поверхности в первую очередь осаждаются более тяжелые частицы, и таким образом устра­няется возможность закрытия пор ткани мелкими частицами.

Циклы работы сменяются так же, как и в барабанных вакуум — фильтрах с наружной фильтрующей поверхностью. Осадок, снимаемый ножом 3, падает на помещенный внутри барабана ленточный транспор­тер или шнек 4 и удаляется через открытую торцовую часть барабана.

Дисковые вакуум-фильтры. Наряду с барабанными фильтрами широко распространены также дисковые вакуум-фильтры непрерывного действия. Основными преимуществами этих фильтров по сравнению с барабанными являются: 1) значительно меньший расход энергии;

2) простота смены фильтрующей ткани и меньший расход ее (при повре­ждении ткань может быть заменена на одном лишь секторе, составляющем от одной восьмой до одной двенадцатой части окружности диска);

3) компактность установки и более низкая стоимость аппарата.

5

Фильтры непрерывного действия

Рис. 149. Барабанный вакуум-фильтр с внутренней фильтрующей поверхностью:

/—барабан; 2—труба для подачи суспензии; 3—иож для съема осадка; 4—шнек; 5—трубы для фильтрата и промывных вод.

Дисковые вакуум-фильтры обладают большой поверхностью филь­трации (до 85 м2).

Дисковый вакуу м-ф и л ь т р (рис. 150) имеет следующее устройство. На пустотелом валу 1 посажены диски 2, состоящие из от-

Фильтры непрерывного действия

Рис. 150. Дисковый вакуум-фильтр:

/—пустотелый вал; 2—диск; 3— резервуар; 4—редуктор; 5—электродвигатель.

Дельных деревянных (иногда алюминиевых и из других материалов) секторов, обтянутых фильтрующей тканью. Вал с дисками медленно со скоростью до 3 об/мин.) вращается в резервуаре 3, в который по­дается фильтруемая суспензия. Вследствие разрежения внутри дисков, создаваемого вакуум-насосом (присоединенным к фильтру по той же схеме, что у барабанного вакуум-фильтра), жидкость проходит через ткань внутрь дисков и по полому валу удаляется в приемник фильтрата.

Осадок прилипает к фильтрующей поверхности каждого диска в виде лепешки, толщина которой зависит от свойств осадка.

Смена циклов работы в фильтре этой конструкции происходит так же, как и в барабанном вакуум-фильтре.

Основными частями тарельчатого вакуум-фильтра или план-фильтр а (рис. 151) является вертикальный вал 1 и го-

Фильтры непрерывного действия

Рис. 151. Тарельчатый вакуум-фильтр (план-фильтр):

/—вертикальный вал; 2—горизонтальный вращающийся диск (тарелка); 5—распределитель­ная головка; 4—нож для съема осадка.

Ризонтальный перфорированный диск 2 с невысоким наружным бор­том, разделенный на секторы-ячейки. Каждая ячейка фильтра соединена с распределительной головкой 3. расположенной под диском. Фильтруе­мая суспензия подается сверху на ткань, покрывающую диск; осадокf снимается ножом 4 и сбрасывается в шнек или на ленточный транспор­тер. Фильтрация осуществляется за время почти полного оборота диска в горизонтальной плоскости, причем за время одного оборота секторы — ячейки последовательно соединяются со всеми секторами распредели­тельной головки. Фильтр работает при разрежении 100—200 мм pm. ст.

Горизонтальные тарельчатые вакуум-фильтры применяют главным образом для обезвоживания крупнозернистых тяжелых суспензий.

Ленточные вакуум-фильтры. Непрерывно действующие ленточные фильтры находят все большее распространение в химической промыш­ленности.

Ленточный вакуум-фильтр (рис. 152) собирается на длинном столе/, на котором закреплены ячейки или вакуум-камеры, соединяющиеся со сборником фильтрата и промывных вод. По поверхности стола скользит перфорированная резиновая лента 2 специального профиля, натянутая между приводным барабаном 3 и натяжным барабаном 4.

Рифленая поверхность ленты разделена поперечными ребрами на ряд секций, имеющих посредине вырезы удлиненной формы. По обе стороны ленты расположены высокие борта и желобы для резинового шнура, при помощи которого достигается плотное прилегание фильтрую­щей ткани к ленте. Ткань надевается поверх ленты в виде бесконечного полотна; по краям полотна вшиты резиновые шнуры, входящие в желобы резиновой ленты.

Суспензия подается по лотку 6\ позади лотка помещен козырек, лри помощи которого регулируется уровень жидкости на ленте (избы­ток суспензии переливается через козырек и стекает в сливную воронку). Отфильтрованный осадок промывают на ленте водой из форсунок 7.

6

Фильтры непрерывного действия

Рис. 152. Ленточный вакуум-фильтр:

I—стол с вакуум-камерами; 2—перфорированная резиновая лента; 3—приводной барабан; 4—натяжной ба­рабан; s—фильтрующая ткань; б—лоток для подачи суспензии; 7—форсунки; S—коллектор для фильтра­та; 9—валик для съема осадка; 10—редуктор; //—электродвигатель.

Зоны фильтрации и промывки разделены заградительным козырьком, который предотвращает перетекание суспензии в зону промывки. Филь­трат удаляется через коллектор 8.

^Ткань отделяется от резиновой ленты в конце стола и огибает валик 9\ при этом с нее сбрасывается осадок. Иногда применяют секционный валик и подводят к нему пар или сжатый воздух для продув­ки ткани.

Фильтры непрерывного действия

Рис. 153. Ленточный капиллярный^фильтр:

—фильтрующая лента; 2—войлочные ленты; 3—отжимающие валики; 4—несущая решетка; 5—лоток; б—лента для съема осадка; 7—ролик; 8—нож; 9—форсунки

В ленточных звеньевых фильтрах резиновая лента заменена ковшами с перфорированным ложным днищем, укрепленным на бес­конечной? цепи. Днища ковшей покрыты фильтрующей тканью и соеди­нены гибкими трубками с золотниковым башмаком, скользящим по зер­калу камер, находящихся под вакуумом.

Ленточные капиллярные фильтры. В фильтрах этой конструкции (рис. 153) используется бесконечная фильтрующая лента 1 (из ткани), натянутая на направляющие ролики.

Ткань движется вследствие трения о бесконечные ленты 2 из вой­лока или фетра. Эти ленты также натянуты на направляющие ролики и приводятся в движение посредством парных валиков 3, которые одно­временно используются для удаления влаги из капилляров отсасываю­щей войлочной ленты. Нижний горизонтальный участок фильтрующей ткани 1 поддерживается несущей решеткой 4, движущейся в том же направлении, что и ткань.

Суспензия поступает на движущуюся ленту по наклонному лотку 5. Находящаяся в суспензии жидкость всасывается капиллярами войлоч­ной ленты 2, а твердая фаза осаждается на фильтрующей ленте 1 и затем попадает в зону промывки. Промывная жидкость под действием капил­лярных сил всасывается лентами 2, а промытый осадок прилипает к бес­конечной ленте 6 при огибании фильтрующей тканью ролика 7; осадок, снимается с ленты 6 ножом 8. Жидкость из лент 2 удаляется проду­ванием через их поры горячего воздуха.

Таким образом, в капиллярных ленточных фильтрах действие ва­куума заменено всасывающим эффектом капиллярных сил.

Ленточные фильтры пригодны для фильтрации суспензий с неболь­шим содержанием твердой фазы. Они отличаются от барабанных филь­тров простотой конструкции и повышенной производительностью при фильтрации неоднородных осадков, так как на ленте в первую очередь осаждаются более крупные частицы. Недостатками этих фильтров яв­ляются небольшая поверхность фильтрации и неполное использование фильтрующей ткани.

Фильтры непрерывного действия, работающие под давлением. Непрерывная фильтрация хорошо фильтрующихся осадков, главным образом кристаллических, осуществляется на непрерывно действующих вакуум-фильтрах. Плохо фильтрующиеся аморфные осадки до последнего времени обычно отделяли при помощи фильтров периодического действия, фильтр-прессов и нутч-фильтров.

Создание фильтров непрерывного действия работающих под давле­нием, позволило проводить фильтрацию также вязких и легко испаряю­щихся жидкостей непрерывным методом, а фильтрацию суспензий вы — полнять со значительно большей производительностью, чем на вакуум — фильтрах, работающих при перепаде давлений, меньшем 1 am.

Барабани ы й непрерывно действующий фильтр, работающий под давлением. По своему устройству эгот фильтр (рис. 154) аналогичен обычному вакуум-фильтру. В отличие от последнего барабан 1 фильтра заключен в герметический кожух 2. Су­спензия подается под действием сжатого воздуха или насосом через ниж­ний патрубок 3 под давлением 2—5 am и заполняет фильтр до уровня переливного патрубка 4, через который избыток суспензии отводится обратно в сборник.

Через верхний патрубок 5 поступает сжатый воздух, давление кото­рого соответствует давлению суспензии, нагнетаемой в резервуар филь­тра; вследствие этого фильтрация и слив избытка суспензии происходят беспрепятственно.

Осадок остается на поверхности вращающегося барабана, а филь­трат, прошедший во внутреннюю полость барабана, отводится через цапфу 6 и распределительную головку 7. Осадок сбрасывается со сходя­щей с барабана ткани 9 при огибании ею ролика 8. Что^і облегчить съем осадка, через этот ролик, имеющий перфорированную поверхность, продувают сквозь ткань сжатый воздух. Освобожденная от осадка ткань проходит затем второй (ведущий) ролик 10 и вновь охватывает барабан фильтра.

Снятый осадок попадает в герметически закрытый^шнек 11, к! кото­рому присоединен регулятор выгрузки (на рисунке не показан). Вал и цапфа барабана расположены на подшипниках 12, работающих под давле­нием.

Фильтры непрерывного действия

По а вс

Фильтры непрерывного действия

Рис. 154. Барабанный непрерывно действующий фильтр, работающий под давлением:

/—барабан; 2—герметический кожух; 3—патрубок для подачн суспензии; 1—переливной патрубок; 5— па­трубок для подвода сжатого воздуха; б—цапфа; 7—распределительная головка; 8—ролики для съема осад­ка; 9—фильтрующая ткань; 10—ведущий ролик; //—шнек; 12— подшипники.

При фильтрации под давлением 3—5 am достигается сравнительно большая производительность фильтра, и материал имеет низкую остаточ­ную влажность.

Процесс фильтрации совершается при полной" герметичности аппа­рата, и давление не снижается. К недостаткам фильтра следует отнести трудность съема осадка.

Имеются также ленточные и дисковые фильтры не­прерывного действия, работающие под давлением. По принципу действия они аналогичны описанным выше ленточным и дисковым фильтрам, работающим под вакуумом, но имеют герметически закрытый кожух. Необходимое давление в них создается сжатым воздухом или инертным газом.

Ленточный непрерывно действующий фильтр, работающий под давлением Для фильтрации суспензий, содержащих тяжелые твердые частицы, рекомендуется подавать суспен­зию на фильтрующую перегородку. К фильтрам этого рода относится ленточный фильтр, работающий под давлением (рис. 155). Он представляет собой закрытый прямоугольный кожух 5, внутри которого находится бесконечная фильтрующая лента 6, охватывающая два барабана У и 7; барабан 1 является ведущим.

Лента движется по опорным роликам 13, подшипники которых рас­положены внутри кожуха. Фильтрующая лента проходит вначале в верх­
ней части кожуха, а затем возвращается обратно через нижнюю часть по направляющим роликам 10. На обратном пути лента с помощью щеток и вспрыскивающего устройства очищается от остатков осадка.

Фильтр работает следующим образом. Суспензия поступает через патрубок 2 на ленту, движущуюся внутри кожуха, в котором сжатым

Фильтры непрерывного действия

Рис. 155. Ленточный непрерывно действующий фильтр, работающий под давлением:

1, 7—барабаны; 2—патрубок для подачи суспензии; ^—трубопровод для сжатого воздуха; 4—форсунки; 5—кожух; б—фильтрующая лента; S—сборник для осадка; 9—шнек; 10—направляющий ролик; //—камера для фильтрата; 12—патрубок для удаления фильтрата; 13—опорный ролик.

Воздухом создается давление. Воздух подается по трубопроводу 3 и вво­дится в нескольких местах кожуха фильтра.

*

Процесс фильтрации протекает при медленном движении ленты. Осадок остается на ленте, а фильтрат собирается в камере //и выво­дится из нее через патрубок 12. После фильтрации осадок на ленте может быть промыт* водой, подаваемой через форсунки 4. Обезвоженный оса­док сваливается с ленты в сборник 8 при движении ее по барабану 7 и удаляется при помощи шнека 9.

Ваш отзыв

Рубрика: АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *