Вопрос 13.

Дайте определение процессу отстаивания. Опишите виды отстаивания. Выведите уравнение материального баланса процессов разделения. Выделите основные этапы расчета отстойников.

Осаждение представляет собой процесс разделения, при котором взвешенные в жидкости или газе твердые или жидкие частицы отделяются от сплошной фазы под действием силы тяжести, сил инерции или электростатических сил. Осаждение, происходящее под действием силы тяжести, называется отстаиванием.

Отстаивание в основном применяется для предварительного грубого разделения и проводится в аппаратах, называемых отстойниками или сгустителями. Методом отстаивания разделяют суспензии и эмульсии. Это наиболее дешевый способ разделения.

Применяют два вида режимов отстаивания периодический и непрерывный, которые соответственно осуществляются в отстойниках периодического , непрерывного и полунепрерывного действия. Непрерывно действующие отстойники могут быть одно–, двух– и многоярусными.

В качестве отстойников периодического действия обычно применяют цилиндрические отстойные резервуары (резервуары отстаивания), аналогичные резервуарам, которые предназначены для хранения нефти. Сырая нефть, подвергаемая обезвоживанию, вводится в резервуар при помощи распределительного трубопровода (маточника). После заполнения резервуара вода осаждается в нижней части, а нефть собирается в верхней части резервуара. Отстаивание осуществляется при спокойном (неподвижном) состоянии обрабатываемой нефти. По окончании процесса обезвоживания вода отбираются из отстойного резервуара. Положительные результаты работы отстойного резервуара достигаются только в случае содержания воды в нефти в свободном состоянии или в состоянии крупнодисперсной нестабилизированной эмульсии.

  В гравитационных отстойниках непрерывного действия отстаивание осуществляется при непрерывном потоке обрабатываемой жидкости через отстойник.

Вопрос 14.

Назовите способы фильтрования. Объясните сущность и назначение процесса фильтрования. Дайте характеристику видам фильтрования. Выделите основные этапы расчета фильтров.

Фильтрование – это процесс разделения суспензий с помощью пористой перегородки, пропускающей жидкость, но удерживающей частицы твердой фазы. Простейшие аппараты, применяемые для фильтрования- фильтры.Различают: периодического, непрерывного действия; работающие при постоянном давлении, при увеличении перепада давления, вакуум-фильтры.

Движущей силой фильтрования является разность давлений перед осадком и после пористой перегородки. Разделение проводится для получения твердой или жидкой фазы,когда другая фаза является отходом, а также для одновременного получения твердой и жидкой фаз.

Разделение суспензии, состоящей из жидкости, в которой взвешены твердые частицы, производится при помощи фильтра. В простейшем случае он является сосудом, разделенным на две части пористой перегородкой. Суспензию помещают в одну часть этого сосуда таким образом, чтобы она соприкасалась с фильтровальной перегородкой. В разделенных частях сосуда создается разность давлений, под действием которой жидкость проходит через поры фильтровальной перегородки, а твердые частицы задерживаются этой перегородкой. Т.о., суспензия разделяется на чистый фильтрат и осадок. В промышленных условиях применяют разнообразные фильтры, причем фильтровальная перегородка обычно имеет плоскую или цилиндрическую форму.

Фильтрование находит широкое применение в технике как универсальный метод разделения суспензий, начиная от самых грубых и кончая тонкими мутями, и используется даже для разделения некоторых коллоидных растворов; в последнем случае необходим соответствующий фильтрующий материал.

Различают следующие виды фильтрования:

а) собственно фильтрование – с образованием слоя осадка на фильтрующей перегородке;

б) осветление – фильтрование жидкости с очень малым содержанием осадка;

в) сгущение – при этом из суспензии удаляется часть жидкости, а твердая фаза отводится в виде более концентрированной суспензии.

Фильтрование с образованием осадка наиболее распространено.Наиболее часто проводится припостоянном давлении,т.к. этот режим процесса прост и удобен в практическом отношении. Однако при проведении процесса под постоянным давлением скорость фильтрования с увеличением слоя осадка будет уменьшаться, поэтому приходиться увеличивать перепад давления на фильтре по мере протекания процесса.В некоторых случаях фильтрование проводят при постоянной скорости,например в фильтпрессах.

В процессе фильтрования очень вязких жидкостей с небольшим содержанием мелких частиц последние проникают в поры фильтровальной перегородки и задерживаются в них. При этом на поверхности фильтровальной перегородки почти не образуется осадка.В таком процессе, называемом фильтрованием с закупоркой пор, по мере задержки все большего количества твердых частиц в порах фильтровальной перегородки ее сопротивление быстро возрастает и скорость фильтрования уменьшается. Поэтому фильтрования с закупориванием пор стремятся избежать.

Сгущение применяют для частичного отделения жидкой фазы путем фильтрования, т.е. для той же цели что и отстаивание под действием силы тяжести. Однако сгущение путем фильтрования можно проводит в значительно более компактном аппарате и получить более чистый фильтрат.

Осветление жидкостей часто проводится путем добавки вспомогательных веществ(бумажная масса, уголь, асбест, отбеливающая земля и др.) в суспензию или создания намывного слоя этих веществ на фильтре. Вспомогательные вещества, накапливаясь на фильтре, задерживают очень мелкие частицы осадка, а некоторые (активированный уголь, отбеливающая земля) адсорбируют на поверхности мельчайшие твердые частицы. Иногда вместо добавления в суспензию вспомогательные вещества намывают в виде слоя небольшой толщины на поверхность фильтра, что значительно облегчает отделение тонкодисперсных взвешенных частиц.

Расчет проводят в два этапа.

I.определение ориентировочной общей поверхности фильтрования, на основании которой выбирают число фильтров и их типоразмер.

II. Уточняют производительность выбранного фильтра и число фильтров.