книги из ГПНТБ / Масликов, В. А. Технологическое оборудование производства растительных масел учеб. пособие

А— опытный поправочный коэффициент, зависящий от вида фильт­ рующей ткани; для капрона Л = 0,107, для бельтинга Л= 0,103.

Сжимаемость осадка характеризуется модулем сжатия осад­ ка G

Структурное сопротивление осадка (в 1/м2) зависит от плот­ ности укладки частиц шлама в осадке, размера частиц, вязкости жидкости, а также от сжимаемости осадка:

\

Сопротивление фильтрующей перегородки R [(в Н-с/м3)Х ХЮ~7] является важным показателем процесса фильтрования при образовании слоя небольшой толщины

pFx

(VI—44)

= ~V~

Подсчет по этому уравнению показан в табл. VI—4.

Ф И Л Ь Т Р - П Р Е С С Д Л Я М И С Ц Е Л Л Ы ФПМ

Фильтр-пресс ФПМ (рис. VI—15) состоит из двух стоек (зад­ ней 1 и передней 2), которые стянуты между собой двумя вала­ ми. Между задней и передней стойками помещены 30 плит и 29

Рис. VI—15. Мисцелловый фильтр ФПМ.

322

рам. При сборке между плитами и рамами прокладывают кожа­ ные или паронитовые прокладки.

(рис. VI— 16). Кроме того, имеется прилив 3 сверху плиты с от­ верстием; при сборке плит из этих отверстий образуется подво­ дящий канал для мисцеллы. Нижний прилив 4 имеет два отвер­ стия: одно из них соединено с каналом правой стороны, а дру­

внутреннего устройства пли­ ты, т. е. представляет собой кольцо, в котором помещается оса­

док— шлам. При сборке рамы и плиты стягиваются вручную при помощи винтового зажима 3 (см. рис. VI—15). Однако винтовой зажим не обеспечивает герметичности между плитой и рамой, поэтому их дожимают гидравлическим зажимом 4.

Гидравлический зажим укрепляется на задней стойке фильтр-пресса и представляет собой гидравлический цилиндр с плунжером, в который одним концом ввинчивается ручной вин­ товой зажим. При дожатии в цилиндр подается напорная жид­ кость (обычно масло) при давлении 20,0 МПа. Давление напор­ ной жидкости создается небольшим ручным поршневым насо­ сом 5, укрепленным на колонне стойки. Уплотнение между плунжером и цилиндром достигается специальным устрой­ ством— манжетой. Для этого в теле цилиндра делают кольце­ вую проточку, в которую вставляют П-образное кожаное кольцо. При создании давления в цилиндре напорная жидкость заходит внутрь П-образного кольца и расширяет его, заставляя одной стороной прижиматься к цилиндру, а другой — к плунжеру;

этим предотвращается выход напорной жидкости между цилинд­ ром и плунжером.

На подводящем канале для мисцеллы установлен манометр 6 для наблюдения за давлением, при котором протекает фильтра­ ция, и воздушный кран 7 для выпуска воздуха при заполнении фильтр-пресса мисцеллой. На гидравлическом цилиндре также установлен манометр для наблюдения за давлением дожима. Кроме того, под фильтр-прессом имеется поддон со шнеком 8, облегчающий транспортировку шлама при чистке пресса; на отводных трубопроводах установлены смотровые фонари для контроля интенсивности процесса фильтрации и качества филь­ трованной мисцеллы.

Работа фильтр-пресса происходит следующим образом. Пос­ ле сборки рам и плит и их дожатая гидравлическим устройством включают центробежный насос, подающий мисцеллу в подводя­ щий канал фильтр-пресса. В первый момент подачи мисцеллы воздушный кран открыт для выхода воздуха из фильтр-пресса, и, как только появится мисцелла из воздушного крана, его за­ крывают, и с этого времени начинается фильтрация.

В начале фильтрации манометр на фильтр-прессе не показы­ вает давления, затем давление постепенно увеличивается до 0,25—0,3 МПа, и при этом давлении фильтрацию прекращают и пресс выключают.

Перед очисткой фильтр-пресса осадок в нем промывается в течение 30 мин чистым бензином, который подается в подводя­ щий канал. Чистый бензин, двигаясь по тем же каналам, что и мисцелла, вытесняет ее остатки из шлама и частично экстраги­ рует находящееся в шламе масло. Длительность промывки 15 мин на каждую сторону плиты, а расход чистого бензина око­ ло 1000 л. После промывки фильтр продувается парами бензина, которые удаляют бензин из шлама; продувка парами продолжа­ ется до тех пор, пока в смотровых фонарях отводной линии не покажутся пары бензина. Общий расход бензина на продувку 1600 л. После окончания продувки фильтра парами бензина от­ сасывают остатки его из фильтра. Для этого фильтр соединяют с вакуум-насосом на 20—30 мин, а затем фильтр-пресс отключа­ ют от вакуума и разбирают его.

Счистить осевший на ткани шлам деревянными скребками

а масличность выгружаемого шлама около 1,5% при влажности

8,0—8,5%.

Несмотря на хорошую работу мисцеллового фильтр-пресса, он имеет ряд недостатков: периодичность в работе; при наличии

3 2 4

непрерывных процессов в цехе периодичность работы мисцеллового фильтр-пресса создает определенные трудности; примене­ ние ручного труда; невозможность герметизации фильтра; даже при дожиме с давлением 20,0 МПа между рамами и плитами при работе протекает мисцелла, и поэтому в помещение выделя­ ются пары бензина.

Техническая характеристика мисцеллового фильтр-пресса ФПМ

Работники маслодобывающей промышленности разработали конструкции фильтров, лишенные указанных недостатков. Рас­ смотрим некоторые из них.

Ф И Л Ь Т Р КО Н СТР У К Ц И И Р. И. СП И Н О В А

Этот фильтр полунепрерывного действия, так как загрязнен­ ная мисцелла подается непрерывно, а шлам из него отводится периодически.

Рис. VI—17. Фильтр для мисцеллы системы Р. И. Спинова.

Фильтр системы Р. И. Спинова (рис. VI—17) устроен следу­ ющим образом. На полом валу 1, имеющем отверстия, укреплен каркас фильтрующего барабана 2 диаметром 1200 мм, сварен­ ный из уголков и прутков. Этот каркас обтягивается по перимет­ ру и с торцов фильтровальной тканью 3, укрепляемой на нем бандажами. Собранный таким образом барабан помещается

3 2 5

несколько эксцентрично в кожухе 4 ближе к месту ввода загряз­ ненной мисцеллы.

Для вывода шлама в нижней части корпуса укреплены два крана 5. С целью предотвращения забивания отводного трубо­ провода для шлама в него ниже кранов подводится из фильтра загрязненная мисцелла.

В корпусе кожуха имеется просверленный ряд отверстий на длине, соответствующей длине фильтрующего барабана. Этот ряд отверстий сверху закрыт полутрубным коллектором, кото­ рый приваривается к кожуху и является распределителем для мисцеллы. В этот коллектор вваривается патрубок для подвода загрязненной мисцеллы.

Полый вал соединен с магистралью, имеет фонарь, через который следят за интенсивностью фильтрации; вал получает вращение от электродвигателя через редуктор и цепную переда­ чу и делает около 10—12 об/мин.

Для контроля за давлением фильтрации на кожухе фильтра имеется манометр.

Работает фильтр следующим образом. Загрязненная мисцел­ ла насосом подается в полутрубный коллектор; отсюда она по­ ступает в просверленные отверстия кожуха. Так как площади этих отверстий меньше площади поперечного сечения трубы, то мисцелла выходит из них с большой скоростью. Струя мисцел­ лы, выходящая из отверстий, достигает поверхности фильтрую­ щего барабана и смывает с него осадок шлама, который оседает в корпусе. Чтобы фильтрующая поверхность лучше очищалась от шлама, отверстия для ввода мисцеллы должны быть устрое­

Процесс фильтрации происходит под действием давления, развиваемого насосом по всей фильтрующей поверхности бара­ бана. Мисцелла, проходя через ткань, попадает внутрь фильтру­ ющего барабана, а затем через отверстия — в полый вал и по нему выводится из фильтра. Шлам, осевший в корпусе, периоди­ чески спускается через краны в отводной трубопровод, который подает его также в низ экстракционной колонны экстрактора.

По мере работы фильтра фильтровальная ткань забивается мелкими частицами шлама, поэтому давление в фильтре повы­ шается. Когда давление достигает 0,2 МПа, фильтр переключа­ ют на чистку. Для очистки фильтра подают чистый бензин в на­ правлении, обратном фильтрации.

Фильтр Р. И. Спинова, несомненно, имеет преимущества по сравнению с фильтрами, рассмотренными выше: малая металло­ емкость; механизация процесса очистки поверхности фильтра­ ции; непрерывность процесса фильтрации мисцеллы; полная гер­ метичность.

3 2 6

Единственным недостатком фильтра конструкции Спинова является неудовлетворительная система обработки шлама.

Фильтр системы Спинова успешно применяется на некоторых заводах для очистки мисцеллы при вполне удовлетворительном качестве его работы и получаемой мисцеллы.

Техническая характеристика фильтра системы Спинова

3 2 7

образует каркас фильтрующего элемента. На каркас элемента надета перлоновая фильтрующая ткань, которая для этого сши­ вается в виде цилиндра. Все это вместе образует фильтрующий элемент, который устанавливают в перегородке.

Загрязненная мисцелла под давлением примерно 0,15 МПа подается внутрь корпуса фильтра, и под действием этого давле­ ния происходит фильтрация. Мисцелла проходит через фильтру­ ющую ткань и попадает внутрь трубы через имеющиеся отвер­ стия. Труба каркаса фильтрующего элемента выводит' чистую мисцеллу выше глухой перегородки, откуда она поступает в сборник. Производительность фильтра 8 м3/ч мисцеллы.

Шлам оседает на наружной поверхности фильтрующего эле­ мента, и когда ткань забьется частицами шлама, что обычно бы­ вает через 8 ч, загрязненную мисцеллу переключают на второй фильтр, а забитый фильтр очищают.

Для очистки фильтра бензин или чистую мисцеллу прокачи­ вают в направлении, обратном направлению фильтрации. При этом фильтрующая ткань распрямляется и сбрасывает со своей поверхности осевший шлам, который оседает в конической части корпуса фильтра. Осевший шлам периодически спускается в экстрактор.

Таким образом, патронный фильтр не является прогрессив­ ным, так как он работает периодически, обладает большой ме­ таллоемкостью и имеет неудовлетворительную систему для обра­ ботки шлама.

** *

Из рассмотренного материала следует, что фильтрационные аппараты должны быть усовершенствованы, и главным образом система обработки получаемого шлама. Видимо, наиболее ра­ ционально применять ленточные фильтры, в которых шлам об­ рабатывается чистым бензином, что снижает его масличность и позволяет выводить шлам не в экстрактор, а в шнековый испа­ ритель.

В последнее время за границей пытаются применить гидро­ циклоны для очистки мисцеллы. Первые опыты показывают, что применение гидроциклонов позволяет получать около 80% чи­ стой мисцеллы без фильтрации.

Особо эффективно будет применение гидроциклонов в соче­ тании с ленточным фильтром; при этом в фильтре будет филь­ троваться только 20% мисцеллы, поступающей на очистку.

На Кокандском масло-жировом комбинате применяют гидро­ циклоны диаметром 100—350 мм для предварительной очистки мисцеллы. На этой операции они зарекомендовали себя хорошо, удовлетворяют не всем технологическим требованиям.

Согласно исследованиям, проведенным В. А. Лебедевым [84], работа гидроциклонов при очистке мисцеллы имеет некоторое своеобразие по сравнению с их работой на водной суспензии.

3 2 8

Прежде всего следует отметить, что имеющиеся расчетные уравнения для определения производительности (в м3/с) гидро­ циклона при его работе на мисцелле не дают удовлетворитель­ ных результатов. Проведенные экспериментальные исследования и обработка их с применением теории подобия дали возмож­ ность получить расчетное уравнение следующего вида:

р — п л о т н о с ть су сп ен зи и , к г /м 3;

dB — д и а м е т р с л и в н о го п а т р у б к а , м;

Я — в ы с о т а ц и л и н д р и ч е ск о й ч а с ти ги д р о ц и к л о н а , м.

Указанные эксперименты позволили установить уравнение для расчета коэффициента эффективности работы гидроциклона, т. е. для определения количества снимаемой твердой фазы (в %):

Ь . А П П А Р А Т Ы Д Л Я Д И С Т И Л Л Я Ц И И М И С Ц Е Л Л Ы

Для выделения масла из полученной мисцеллы бензин пере­ водят в парообразное состояние. Этот процесс называется ди­ стилляцией; однако распространившийся термин недостаточно правильно отображает тот процесс, который происходит в аппа­ рате. При нагревании мисцеллы «глухим» паром в паровом пространстве над жидкой фазой находятся пары только одного компонента мисцеллы — бензина. Масло имеет очень малую упругость паров при тех температурах, при которых протекает процесс; поэтому оно может считаться нелетучим.

Известно, что в процессе дистилляции в паровой фазе над жидкой фазой находятся все компоненты, имеющиеся в жидкой фазе в соотношении, соответствующем упругостям их паров. По­ этому удаление бензина из мисцеллы при помощи нагрева глу­ хим паром должно быть отнесено к процессу выпаривания.

Полностью удалить бензин из мисцеллы путем выпаривания не удается. По мере удаления растворителя, т. е. по мере повы­

3 2 9

шения концентрации мисцеллы, температура кипения ее резко возрастает из-за повышения температурной депрессии. Темпера­ тура мисцеллы настолько возрастает, что наступает термическое разложение масла, которое недопустимо. Кроме того, значитель­ ное повышение температуры кипения мисцеллы ухудшает ка­ чество получаемого масла, так как оно темнеет, что обусловли­ вается термическим разложением веществ, сопутствующих маслу.

В силу указанных причин удаление бензина из мисцеллы происходит в два приема. В первый период бензин выпаривает­ ся, а во второй период бензин отгоняется острым водяным па­ ром. Введение водяного пара в мисцеллу снижает температуру ее кипения, способствует лучшей отгонке бензина. Процесс пере­ гонки с водяным паром является разновидностью процесса ди­ стилляции, но длительность этого процесса по сравнению с пер­ вым значительно меньше; поэтому дистилляция не может счи­ таться основным процессом. Следовательно, удаление бензина из мисцеллы в основном является процессом выпаривания.

О СН ОВЫ Т Е О РИ И П РО Ц ЕС С А Д И С Т И Л Л Я Ц И И

Рассмотрим основные теоретические положения обоих перио­ дов удаления бензина из мисцеллы.

Первый период удаления бензина из мисцеллы — период вы­ паривания — подчиняется всем известным закономерностям про­ цесса выпаривания. Для осуществления этого процесса приме­ няются многокорпусные выпарные аппараты. Однако физико-хи­ мические свойства мисцеллы обусловливают необходимость при­ менения своеобразных многокорпусных установок.

Известно, что многокорпусные установки бывают прямоточ­ ными или противоточными. Аппараты же, применяемые для вы­ паривания мисцеллы, как правило, не являются ни прямоточны­ ми, ни противоточными (исключением из этого является установ­ ка фирмы «Олье»), Вызвано это тем, что в прямоточной установке в первом корпусе будет испаряться много бензина, па­ ры которого вынесут тепло в количестве, достаточном для выпа­ ривания бензина во втором корпусе. Однако из-за повышения концентрации мисцеллы во втором корпусе температура ее кипе­ ния в нем станет выше, и поэтому температура греющего пара будет ниже температуры кипящей мисцеллы. Следовательно, тепло от пара не будет передаваться мисцелле. Положение мож­ но исправить, если во втором корпусе создать пониженное дав­ ление или же значительно увеличить давление в первом корпусе. Однако создание в каждом корпусе своего давления усложняет конструкцию аппарата, что при относительно небольшой произ­ водительности его является неоправданным.

Применение противоточной схемы также встречает значитель­

3 3 0