Вакуумные фильтры
2.1 О Вакуумных фильтрах
Фильтрацию применяют в технике для разделения различных суспензий и в некоторых случаях для разделения коллоидных растворов. Это один из наиболее распространенных процессов на химических заводах. Суспензией называют жидкость, содержащую твердые частицы во взвешенном состоянии. Фильтрация производится пропусканием суспензии через пористый материал — керамические плитки, песок, металлические сетки, чаще всего ткань.
Жидкость (фильтрат) проходит через фильтр, твердые частицы остаются в виде осадка. Остающийся на поверхности фильтрующей перегородки осадок материала оказывает решающее влияние на производительность фильтра и на расход энергии на проталкивание жидкости через фильтр. Производительность характеризуется скоростью фильтрации количеством фильтрата, проходящего через 1 м2 поверхности фильтрующей перегородки в единицу времени. Скорость фильтрации зависит от сопротивления фильтрующего слоя.
Для ускорения процесса увеличивают высоту столба жидкости над перегородкой, применяют фильтрацию под давлением (фильтр прессы), а также вакуумные фильтры. Вакуумные фильтры широко используют в различных производствах
Разрежение в вакуумном фильтре создается откачкой воздуха из-под пористого фильтрующего слоя вакуумным насосом. Суспензия перед фильтром находится под атмосферным давлением. Благодаря разности между атмосферным давлением, с одной стороны, фильтрующей перегородки и давлением ниже атмосферного, с другой, жидкость проталкивается сквозь слой фильтрующего материала. Давление воздуха за фильтром поддерживается 60-260 мм рт. ст. Вакуумные фильтры могут быть периодического и непрерывного действия.
2.1.1 Вакуумные фильтры периодического действия
Вакуумные нутч-фильтры. Нутч-фильтры периодического действия с тканевой перегородкой имеют фильтрующую поверхность порядка 1—6 м2, толщину слоя осадка 50—400 мм, работают при вакууме 500—700 мм рт. ст. Они просты по устройству, недороги, легко доступны для наблюдения и контроля, позволяют отсосать из осадка максимальное количество жидкости.
Однако они имеют существенные недостатки: громоздкость, необходимость ручной выгрузки, засорение помещения цеха вредными веществами, ограниченные размеры фильтрующей поверхности. На решетку накладывается слой фильтрующего материала, стекающая жидкость (фильтрат) вытекает через патрубок в приемный резервуар. Производительность нутч-фильтра зависит от величины поверхности фильтрующей перегородки, толщины слоя осадка и степени вакуума. Эффективность нутч-фильтров повышают главным образом путем механизации выгрузки отфильтрованного осадка. Для этого аппарат снабжают откидным днищем, либо опрокидывающим механизмом с ручным или гидравлическим приводом, либо поднимающейся мешалкой со скребками. Эффективность повышают также установкой нескольких фильтров для получения постоянной производительности станции фильтрации в целом.
Несмотря на существенные недостатки — большая площадь производственного помещения и потребность в значительном количестве обслуживающего персонала нутч-фильтры благодаря простоте инструкции еще применяют на малых предприятиях или при обработке агрессивных жидкостей.
Листовой или мешочный фильтр применяют, если в жидкости содержится сравнительно немного твердых частиц (до 3%). Фильтр (рис. 4) состоит из большого количества фильтрующих листов (до 30 и более). Лист представляет собой трубчатую раму с натянутой на нее фильтрующей тканью. Через отверстия в боковой поверхности рамы жидкость проходит внутрь рамы, собирается в трубах и отводится в коллектор. При работе фильтра фильтрующие элементы (листы) погружаются в резервуар с суспензией. Внутрь фильтрующих элементов создается вакуум, жидкость проходит через фильтрующую ткань и всасывается в трубы, а осадок остается на наружной поверхности фильтрующей перегородки. Когда толщина слоя осадка достигает заданной величины (обычно от 5 до 35 мм), фильтрующие элементы перенят в другой резервуар для промывки и просушки осадка и в третий резервуар для удаления осадка. Такие фильтры из дерева или пластмасс пригодны работы в коррозионных средах.
Рис. 4
Жесткую перегородку делают из пористых керамических плит. Такая перегородка имеет высокую механическую прочность. Фильтр обычно имеет поверхность фильтрации 14 м2. Материалом плит для тонкой фильтрации служит фарфор или вролит. Поролитовые плиты отличаются высокой устойчивостью к щелочам кислотам, а также термической стойкостью до 700° С.