7. сепарационное оборудование



Скачать 383.25 Kb.
Дата01.05.2016
Размер383.25 Kb.
7. СЕПАРАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

7.1. ПРИМЕНЕНИЕ И ЗНАЧЕНИЕ СЕПАРАЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ХПБАВ.

Этим термином мы будем обозначать машины и аппараты для гидромеханических процессов разделения гетерогенных систем. Гидромеханические процессы разделения имеют большое значение для выделения продуктов синтеза, особенно твёрдых; очистки конденсированных и газообразных отходов. В технологии БАВ применяются практически все виды сепарационного оборудования (СО). Технологическая классификация СО приведена в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Технологическая классификация сепарационного оборудования



Потенциал

Виды СО

Область применения

1. Силы тяжести

Осадительные камеры; жалюзийные пылеуловители

1. Очистка воздуха в приточных вентсистемах.

2. Очистка газовых выбросов (стадии ПО и ОБО)



Отстойники

3. Очистка стоков (ОБО)

2. Силы давления

Фильтры перегородочные для газов и жидкостей

1. Выделение твёрдых продуктов синтеза (ТП).

2. Отделение отработанных сорбентов (ТП).

3. Отделение твёрдых отходов (ПО, ОБВ и ОБО);


Мембранные фильтры

1. Разделение коллоидных систем и истинных растворов (нанофильтрование и обратный осмос)

3. Центробежные

и аэроподъёмные силы



Воздушно-проходные и циркуляционные сепараторы

1. Камеры аэрофонтанных пневмосушилок

2. Очистка газовых выбросов (ОБВ)



Циклоны

1. Камеры циклонных и трубно-циклонных пневмосушилок.

2. Узлы загрузки-выгрузки систем пневмотранспорта.

3. Очистка воздуха и газовых выбросов (ОБВ)


Гидроциклоны

1. Предварительное концентрирование суспензий в процесса фильтрования/центрифугирования (ТП).

2. Разделение эмульсий.

3. Очистка стоков (ПО и ОБО)


Центрифуги

1. Разделение суспензий

Суперцентрифуги

1. Разделение золей, гелей и растворов полимеров

Жидкостные сепараторы

1. Разделение эмульсий (реже – суспензий с сжимаемым осадком)

4. Электростатические силы

Электросепараторы

1. Разделение и очистка золей (ТП и ОБО).

2. Пылегазоочистка (узлы рукавных фильтров).



5. Магнитные

силы


Магнитные сепараторы

1. Выделение дисперсных катализаторов (Fe, Ni, Co, Pd) - (ТП).

2. Очистка газов, жидкостей и сыпучих продуктов от ферропримесей (ТП, ПО, ОБО).


Ввиду недостатка объёма лекций основное внимание будет уделено аппаратуре, используемой для выделения продуктов на стадиях и операциях ТП, т.е. – перегородочным и мембранным фильтрам; центрифугам и суперцентрифугам; жидкостным сепараторам; магнитным сепараторам.


7.2. ВОЗДУШНО-ПРОХОДНЫЕ И ЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ СЕПАРАТОРЫ.

ЦИКЛОНЫ. ГИДРОЦИКЛОНЫ.

Воздушно-проходные сепараторы используют эффект резкого уменьшения скорости несущего потока газа при расширении камеры, что ведёт к изменению гидродинамического режима от уноса до седиментации дисперсной фазы. Для технологии БАВ они в основном значимы как рабочие камеры аэрофонтанных пневмосушилок. Аналогичными узлами циклонных и трубно-циклонных пневмосушилок являются циклоны и циркуляционные сепараторы. Поэтому данные устройства будут рассмотрены подробнее в разделе «Сушильное оборудование».

Как известно из курса ПАХТ, циклоны и циркуляционные сепараторы широко используют в системах воздухоочистки в комбинации с рукавными фильтрами. Ещё один важный аспект – применение циклонов в качестве узлов загрузки-выгрузки систем пневмотранспорта продуктов; это позволяет механизировать и привести в соответствие с требованиями GMP многие процессы перегрузки продуктов из фильтров и центрифуг в сушилки, смесители и дозаторы.

Гидроциклоны в основном применяют для предварительного концентрирования (сгущения) суспензий и эмульсий с объёмной долей дисперсной фазы φД ≤5 % в установках непрерывного фильтрования/центрифугирования или сепарации. Такой приём позволяет существенно снизить нагрузку на основной аппарат (фильтр, центрифугу, сепаратор) и повысить эффективность работы всей установки.
7.4. ФИЛЬТРЫ

7.4.1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ФИЛЬТРОВ

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРЕГОРОДОК

1. ВОЛОКНИСТЫЕ ТКАНЫЕ И НЕТКАНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Перегородки на основе тканых и нетканых (бумага, картон, сукно и войлок) волокнистых материалов широко используют для отделения продуктов синтеза в нутч-фильтрах, друк-фильтрах, рамных фильтр-прессах, листовых фильтрах; центрифугах с ручной выгрузкой осадка.

Ткани из натуральных и искусственных волокон, бумага, картон, сукно и войлок отличаются большей удерживающей способностью по сравнению с тканями из синтетических волокон и стеклотканями. Однако первые выделяют ворсинки, загрязняющие продукт, а последние – нет. В этой связи для эффективного фильтрования - особенно готовых АФC, - применяют многослойные перегородки, где нижний слой (подложка) обеспечивает полное (без проскока, вызывающего механические потери) удержание осадка, а верхний предотвращает засорение продукта ворсинками (Рисунок 7.1).

Рисунок 7.1 Схема многослойной

мягкой гибкой перегородки



4

2

1

1. Фильера

2. Подложка (плотная ворсистая) – бельтинг/диагональ 3

3. Слой/слои фильтровальной бумаги

4. Покровный слой (неворсистый)

Фильтровальную бумагу и специальные сорта картона используют также в фильтрах грубой очистки масел и теплоносителей в энергоустановках.

Углеродно-волоконные фильтры применяют также для тонкой очистки растворов полуподуктов и субстанций, растворителей и воды в производствах особо чистых препаратов (в первую очередь - биотехнологи); по существу это нанотехнологии.


2. ДРЕНАЖНЫЕ МАТЕРИАЛЫ («подушки»)

Дренажные материалы самостоятельно применяют практически только в гидростатических песочных и угольно-песочных фильтрах систем водоочистки. Во всех остальных случаях их используют как дренажные «подушки» комбинированных перегородок.


3. ПЛЕНКИ

Плёнки используют в мембранных установках для ультра- и нанофильтрования., диализа и обратного осмоса. В таблице 7.1 в качестве примера приведены лишь самые распространённые плёночные материалы. Это чрезвычайно перспективный класс сепарационной техники, реализующий нанотехнологии.


4. СЕТКИ

Сетки из нержавстальных и титановых нитей отличаются высокой прочностью, термической и коррозионной стойкостью. Однако размеры пор в таких сетках составляют не менее 50 мкм; поэтому их удерживающая способность (размеры улавливаемых частиц) - наименьшая. Самостоятельно их применяют для отделения продуктов с размерами частиц свыше 100 мкм в фильтрах и центрифугах с механизированной выгрузкой осадка; в патронных фильтрах грубой очистки воды, конденсата, масел и теплоносителей в энергоустановках. В ХПБАВ такие сетки чаще всего используют в качестве подложек и защитных верхних слоёв комбинированных перегородок в фильтрах и центрифугах с ножевой или скреперной выгрузкой осадка.


5. КОМБИНИРОВАННЫЕ

5.1. МЯГКИЕ НЕГИБКИЕ

Мягкие негибкие перегородки типа «ткань+дренаж» или «ткань+бумага+дренаж» в технологии БАВ чрезвычайно широко используют в процессах очистного фильтрования растворов субстанций и растворителей от отработанных сорбентов и твёрдых загрязнений. Схема такой перегородки приведена на рисунке 7.2.
Рисунок 7.2 - Схема многослойной

мягкой негибкой перегородки

1. Фильера

2. Подложка

3. Слой/слои фильтровальной бумаги

4. Покровный слой

5. Дренажный слой («подушка»)

Рисунок 7.3 – Аппаратурная схема узла

фильтрования с намыванием «подушки»

1. Фильтр

2. Аппарат для приготовления пульпы сорбента

3. Смотровой фонарь

4. Промежуточный сборник

5. Сборник основного фильтрата

6. Контейнер для отработанного сорбента

“Подушку” в таких процессах готовят in situ. Параллельно с ходом основного процесса и подготовкой фильтра Ф-1 в суспензаторе А-2 готовят пульпу сорбента в соответствующем растворителе. Пульпу передают в фильтр Ф-1 и фильтруют, собирая фильтрат в сборник Сб-3; цикл повторяют. Пока не будет получен совершенно прозрачный фильтрат – тогда установка готова к работе.

Дренажный сорбент кольматирует (забивает) слишком большие поры в фильтровальной перегородке: это увеличивает гидравлическое сопротивление фильтра, но гарантирует высокое качество очистки раствора от тонкодисперсного материала. «Подушку», как правило, можно использовать один-два раза; растворитель – многократно.
5.2. ЖЁСТКИЕ ГИБКИЕ

Жёсткие гибкие комбинированные перегородки (рисунок 7.4.) применяют во всех фильтрах (нутч-фильтрах; друк-фильтрах; камерных фильтр-прессах; барабанных и дисковых фильтрах) и во всех фильтрующих центрифугах (ножевых; шнековых; поршневых; скреперных) – в которых осадок выгружается срезанием с фильтрующей поверхности. Прочная металлическая сетка играет роль механической защиты плотного мягкого фильтрующего слоя от механических повреждений.


Рисунок 7.4 - Схема многослойной

мягкой негибкой перегородки











1. Фильера 4

2. Подложка (крупноячеистая сетка) 3

3. Фильтровальный слой 2

4. Покровный слой (мелкоячеистая сетка) 1

5. Крепёжный болт-фиксатор
6. МИКРОПОРИСТЫЕ

Микропористые жёсткие негибкие перегородки – металлопорошковые (нержавсталь и титан); керамические; фторопластовые - в виде цилиндрических трубок-патронов или плоских полых двухсторонних дисков-тарелок являются основным рабочим узлом современных патронных и тарельчатых фильтров. Металлопорошковые и керамические сплошные плиты-диски используют как фильеры в механизированных нутч- и друк-фильтрах.

Недостатком фторопластовых элементов является их низкая температурная стойкость и непрочность; достоинство – высокая химическая инертность. Керамические элементы более прочны; способны работать при температурах порядка 300 ОС; но хрупки и ограниченно стойки в сильно щелочных и фосфатных средах, нестойки к фторидным средам. Металлопорошковые элементы исключительно прочны; предел рабочих температур превышает 500 ОС; недостаток – меньшая стойкость к кислым и окисляющим средам.

Особое достоинство этих материалов – способность удерживать частицы субмикронного размера. Фильтры с такими элементами не нуждаются в использовании дополнительных фильтрматериалов, применении дренажных слоёв и иных аналогичных приёмах. В тарельчатых фильтрах осадок, как правило, выгружают вибрацией через нижний спуск; в патронных – пневмо- или гидроударом также через нижний спуск; в ёмкостных фильтрах – механическим скребком-мешалкой через боковой люк или - с переворачиванием фильтра - через нижний спуск.

Процесс фильтрования эффективен, максимально технологичен (нет вспомогательных процедур), производителен. Поэтому соответствующая аппаратура, несмотря на дороговизну, находит всё более широкое применение.
7.3.2. ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПЕРЕГОРОДКИ

Таблица 7.5 – Свойства основных фильтровальных материалов и перегородок


Вид



Класс

Применение

рН

Стойкость

dMIN,

мкм


ΔР,

МПа


tMAX,

OC

GMP

Rп

Орган.

Окислит.

1. ВОЛОКНИСТЫЕ ТКАНЫЕ И НЕТКАНЫЕ

1.1. Бязь

Мягкие

гибкие


1…10

Х

О

1…5

0,5

100

-

1E5

1.2. Диагональ

1…10

Х

У

0,5…2

1

200

-

4E5

1.3. Бельтинг

1…12

Х

У

0,5…2

1

200

-

5E5

1.4. Сукно и войлок

0…12

Х

У

0,5…2

1

200

-

5E5

1.5. Нитрон (ПАН)

2…10

У

О

1…5

1

100

+

1E5

1.6. Лавсан

1…10

У

У

2…10

1

100

+

1E5

1.7. Полипропилен

-1…10

У

О

2…10

0,5

100

+

1E5

1.8. Стеклоткань

-11…14

В

В

2…10

0,5

300

-

1E5

1.9. Бумага/картон

0…10

Х

О

0,5…1

0,5…2

150

-

1E6

1.9. Углеродные

волокна


-11…19

В

Х

0,1…1

2,5

300

+

1E6

2. ДРЕНАЖНЫЕ («подушки»)

2.1. Уголь

Мягкие

негибкие


-11…16

В

У

0,01..0,1

0

>1000

-

(0,1..5)

E15*


2.2. Силикаты (перлит, кизельгур и т.п.)

-8…14

В

В

>500

2.3. Древесная мука

0…12

Х

Н

<200

2.4. Песок+уголь

-8…14

В

В

>0,1

0

-

-

3. ПЛЕНКИ

3.1. Нитрон (ПАН)

Мягкие

гибкие


2…10

У

О

10-…10-3

0,5…1

100

+

1E16*

3.2. Лавсан

1…10

У

У

100

+

1E16*

3.3. Тефлон

-11…19

B

B

150

+

1E16*

4. СЕТКИ

4.1. Нерж. Сталь

Жёсткие

гибкие


-11…19

B

B

5..50

5


>500

+

1E6

4.2. Титан

-11…19

B

B

5. КОМБИНИРОВАННЫЕ

5.1. Сетка+ ткань

Жёсткие

гибкие


Определяются свойствами ткани и дренажа

5.2. Ткань+дренаж / ткань+бумага+дренаж

Мягкие

негибкие


6. МИКРОПОРИСТЫЕ

6.1. Нерж. СтальБ

Жёсткие

негибкие


-11…19

B

B

0,05..0,1

25


>500

+

1E16*

6.2. ТитанВ

-11…19

B

B

6.3. Тефлон

-11…19

B

B

2,5

150

+

1E16*

6.4. Керамика

-11…14

B

B

2,5

300

+

1E16*

Примечания А) коррозионная стойкость сталей определяется сочетанием кислотных и окислительных свойств среды.

Б) Титан стоек в средах, не содержащих влажных галогенов и галогенводородов.

* - R = R*толщину

7.6. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ФИЛЬТРОВ И ЦЕНТРИФУГ.

Применение фильтров и центрифуг даёт технологу значительную свободу выбора; жёстких однозначных норм и неких предписаний здесь нет. Однако особенности конструкции и принципов работы фильтров и центрифуг позволяют

дать общие рекомендации относительно условий их применения.

7.6.1. ФИЛЬТРЫ

Условия применения фильтров очень разнообразны. Один и тот же тип фильтра зачастую можно применить и для выделения продукта синтеза и для очистного фильтрования раствора либо жидкого продукта.



Фильтры принципиально не следует применять для отделения сильноуплотняемых тиксотропных осадков.

1. Нутч-фильтры. Статические нутч-фильтры предпочтительнее использовать для выделения небольших количеств полупродуктов в маломасштабных – в т.ч. – опытных производствах. Закрытые механизированные нутч-фильтры применимы и для очистного фильтрования и для выделения продуктов.

2. Друк-фильтры. Статические друк-фильтры предпочтительнее использовать для очистного фильтрования жидких продуктов (в т.ч., растворов) от примесей и отработанных сорбентов при объёмной доле осадка до (2…3) %. Для выделения продуктов они эффективно применимы в маломасштабных – в т.ч. – опытных производствах, поскольку их эксплуатация требует, как правило, ежесерийной замены фильтрующей перегородки (трудоёмкая ручная работа). Механизированные друк-фильтры применимы и для очистного фильтрования и для выделения продуктов. Ввиду возможности многократной промывки в режиме репульпирования осадка, механизации процедур выгрузки продукта, автоматизации управления процессом и соответствия GMP – эти фильтры во многих случаях не уступают и даже порой превосходят центрифуги по технологической эффективности. При организации непрерывных процессов следует использовать батареи из 2-4 работающих циклически друк-фильтров.

3. Рамные и листовые фильтр-прессы. Все фильтр-прессы можно использовать и для очистного фильтрования и для выделения продуктов. Открытые рамные фильтр-прессы не соответствуют GMP; капсулированные .камерные фильтр-прессы соответствуют GMP для процессов очистного фильтрования; фильтры типа ФПАКМ вполне соответствуют GMP. Рабочая поверхность типовых фильтр-прессов: 25-800 м2; т.е., они предназначены для высокопроизводительных процессов, редких в производствах БАВ.

4. Патронные и тарельчатые фильтры. Вполне соответствуют GMP. По эффективности равно применимы и для очистного фильтрования и для выделения продуктов. В настоящее время в ХПБАВ эти фильтры применяют главным образом для очистного фильтрования.

5. Барабанные и дисковые фильтры. Вполне соответствуют GMP. Применимы и для очистного фильтрования и для выделения продуктов. В настоящее время в ХПБАВ (как и во всех отраслях ТОС) эти фильтры применяют главным образом для выделения продуктов в непрерывных процессах.
Конструкция вертикальных фильтров (рамных, листовых, патронных, тарельчатых) такова, что они работают только в условиях полного затопления внутренней камеры разделяемой суспензией – как только обнажается лишь маленькая часть поверхности фильтрования, происходит дросселирование газа сквозь фильтр – и фильтрование останавливается. Т.о., не занятый патронами, листами или тарелками внутренний объём фильтра представляет собой т.н. «мёртвую» зону. «Мёртвый» объём (хотя и незначительный) присущ также друк-фильтрам со сферической фильерой.

Для преодоления этого эффекта применяют ряд приёмов, приведённых в таблице - ….



Таблица . - Приёмы обеспечения полноты фильтрования

Приём

Тип процесса

1. Длительное фильтрование с применением батареи фильтров с непрерывно-циклическим режимом работы

Непрерывный

2. Дофильтровывание остатков через встроенный нижний патрон

Периодический.

Непрерывный – в периоды остановки производства.



3. Полное вытеснение маточного раствора из фильтра промывной жидкостью. Расход промывки VПР = (3…5)Vвн


Горизонтальные фильтры (ёмкостные, ФПАКМ) – этого недостатка лишены.
7.7. ПОВЕРХНОСТЬ ФИЛЬТРА И СКОРОСТЬ ФИЛЬТРОВАНИЯ

7.7.1. ПОВЕРХНОСТЬ ФИЛЬТРА

Наиболее надёжный способ оценки требуемой поверхности фильтрования основан на учёте количества осадка и допустимой толщины слоя. Общих рекомендаций здесь не существует; однако можно предложить приблизительную корреляцию допустимой толщины слоя с размерами частиц и удельным сопротивлением осадка.

Размер частиц d, мкм

>1000

100…1000

50…100

25…50

10…25

5…10

1…5

<1

Удельное сопротивление RОС, м-2

106…107

107

109



109

1011



1010

1012



1011

1013



1012

1014



1013

1016



1015

1018



Толщина слоя, δСЛ, см

15…20

10…15

5…8

3…5

3…4

2…3

1…2

≤1

В отсутствие экспериментальных данных сопротивление осадка можно оценить по формуле Козени-Кармана



Где d – эквивалентный диаметр частиц осадка, м;

ε - порозность (свободный объём) слоя осадка.

Кроме того, для ряда фильтров (камерных, рамных, тарельчатых, патронных, листовых, дисковых) – существуют ограничения толщины осадка, предопределённые конструкцией. Эти сведения приводят в паспортах фильтров.


ПОВЕРХНОСТЬ ФИЛЬТРА ВЫЧИСЛЯЮТ ИЗ УСЛОВИЙ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА.

Плоские фильтры

Где МУСО – масса условно сухого осадка, кг;

ρТ – плотность материала истинная, кг/м3;

Цилиндрические фильтры (барабанные, патронные)

В этих фильтрах фильтрование может происходить как на внешней, так и на внутренней поверхности фильтра. Обычно в паспорте или каталоге указывают диаметр элементов d0 и их число n. В таком случае задача сводится к вычислению необходимой длины цилиндрического элемента L.



Наружное фильтрование



Внутреннее фильтрование

7.7.2. СКОРОСТЬ ФИЛЬТРОВАНИЯ

Как известно, скорость фильтрования (определённая как объём фильтрата, проходящий через единичную поверхность перегородки в единицу времени) в общем случае описывается уравнением Рута-Кармана

Где = V/F – удельный объём фильтрата, м;

ΔРФ – давление фильтрования, Па;

μ – вязкость фильтрата, Па.с;



- удельное сопротивление осадка, м-2;

- сопротивление перегородки, м-1;

- толщина слоя осадка, м;

- относительная массовая концентрация осадка в фильтрате, кг/м3.

Удельное сопротивление осадка

Сопротивление осадков в общем случае зависит не только от их дисперсности и порозности, но также – от давления и продолжительности фильтрования



-

При m=k=0 – несжимаемый осадок;

k=0 и m>0 – мгновенносжимаемый осадок;

k>0 и m>0 – тиксотропный осадок



Сопротивление перегородки

Полное сопротивление перегородки складывается из сопротивления самой и кольматирующего слоя осадка. Этот слой образуется на всех типах перегородок в начальный период фильтрования. С одной стороны, это повышает эффективность отделения наиболее мелких частиц (эффект «подушки»), с другой стороны, - приводит к возрастанию сопротивления. Толщину его можно принять равной

δ*= (0,01…0,25) мм, т.е. (0,00001…0,00025) м. Отсюда получаем



Продолжительность фильтрования

Для несжимаемых и мгновенносжимаемых осадков уравнение Рута-Кармана имеет аналитическое решение, которое для плоских фильтров выглядит следующим образом.

Продолжительность



Параметры уравнения фильтрования

СФ =

КФ =
Таблица 7.6 – Области и условия применения фильтров.

Тип

фильтра


Соответствие GMP

(+/-)


Свойства суспензии

Условия процесса

Размер

частиц,


dMIN, мкм

Объёмная доля осадка, φД, %

Скорость седиментации

WOC, мм/с

Целевой выделяе-мый

продукт


Режим

процесса


Скорость накопления осадка loc,

мм/мин


Нагрузка по фильтрату

vф104,

м/с


1. Нутч-фильтр

статический (-)



1

≤30

Не ограничена

Осадок+

фильтратА



Перио-

диче-


ский

≤20

≤5

2. Нутч-фильтр меха-низированный (+)

1

≤30

Осадок+

фильтратА



≤20

≤5

3. Друк-фильтр

статический (-)



0,5

≤50

Фильтрат

≤40

≤15

4. Друк-фильтр меха- низированный (+)

0,1…0,5

≤50

Осадок+

фильтратА



≤40

≤15

5. Патронный (+)

0,1

≤10

≤10

ФильтратБ

Осадок


≤20

≤20

6. Тарельчатый (+)

0,1

≤10

≤10

Осадок+

ФильтратА



≤20

≤20

7. Фильтр-пресс рамный капсулированный (-)

0,5

≤30

≤20

Осадок

фильтрат


≤20

≤20

8. Фильтр-пресс рамный открытый (-)

0,5

≤30

≤20

ОсадокБ

фильтрат


≤20

≤20

9. Фильтр-пресс камерный (ФПАКМ) (+)

0,5

≤40

Не ограничена

ОсадокБ

фильтрат


≤20

≤20

10. Барабанный

вакуумный (+/-)В



1

≤10

≤20

ОсадокБ

фильтрат


Непре-рывный

≤20

≤15

10. Барабанный

напорный (+/-)В



1

≤20

Не ограничена

ОсадокБ

фильтрат


≤20

≤10

11. Дисковый

вакуумный (+/-)В



1

≤10

≤20

ОсадокБ

фильтрат


≤20

≤5

10. Дисковый

напорный (+)



1

≤20

Не ограничена

ОсадокБ

фильтрат


≤20

≤15

12. Сеточный (+)

10

0,1…1

≤1

Фильтрат

Перио-

дический


≤0,2

≤10

13. Волоконный (+)

<0,1

0,1…0,5

≤1

Фильтрат

≤0,2

≤10

Примечания: А) Одинаково пригоден для отделения дисперсного продукта и очистки жидкости. Б) В числителе дроби указан наиболее частый вид продукта; в знаменателе – относительно редкий. В) Герметизированные фильтры соответствуют; открытые – нет.
7.6.2. ЦЕНТРИФУГИ.

Применение центрифуг в целом более однозначно сравнительно с фильтрами. Центрифуги сравнительно редко применяют для очистного фильтрования жидких продуктов; главным образом - для выделения продуктов синтеза.

Если осадок сжимаемый (тиксотропный), следует применять только осадительные центрифуги. Другие аспекты применения определяются режимом производства, требованиями GMP и особенностями технологии.
Таблица 7.7 – Области и условия применения центрифуг.

Тип центрифуги

Условия применения

Тип осадка

Режим

процесса


Промывка

Выгрузка

GMP

Маятниковые

ОМБ

Сжимаемый

Периодичес-кий

Многократная

Ручная

-

ФМБ

Жёсткий

Механическая

+

Бортовые

ФВБ

Жёсткий

Многократная

Ручная

-

ОВБ

Сжимаемый

Механическая

+

Днище-вые

ОМД

Сжимаемый

Многократная

Ручная

-

ФМД

Жёсткий

Механическая

+

Ножевые

ОГН

Сжимаемый

Многократная

Механическая

+

ФГН

Жёсткий

Поршневые

ОГП

Сжимаемый

Однократная

Механическая

+

ФГП

Жёсткий

Скрепер-ные

ФСВ

Жёсткий

Многократная

Механическая

+

ФСД

Жёсткий

Подвес-ные

ОПБ

Сжимаемый

Многократная

Ручная

-

ОПД

Механическая

+

ФПД

Жёсткий

Многократная

Ручная

-

ФПБ

Механическая

+

Шнековые

ОГШ

Сжимаемый

Непрерывный

Однократная

Механическая

+

ФГШ

Жёсткий

Инерционные

ОИВ

Сжимаемый

Непрерывный

Однократная

Механическая

+

ФИВ

Жёсткий

Таблица 7.5 – Свойства основных фильтровальных материалов и перегородок


Вид



Класс

Применение

рН

Стойкость

dMIN,

мкм


ΔР,

МПа


tMAX,

OC

GMP

Орган.

Окислит.

1. ВОЛОКНИСТЫЕ ТКАНЫЕ И НЕТКАНЫЕ

1.1. Бязь

Мягкие

гибкие


1…10

Х

О

1…5

0,5

100

-

1.2. Диагональ

1…10

Х

У

0,5…2

1

200

-

1.3. Бельтинг

1…12

Х

У

0,5…2

1

200

-

1.4. Сукно и войлок

0…12

Х

У

0,5…2

1

200

-

1.5. Нитрон (ПАН)

2…10

У

О

1…5

1

100

+

1.6. Лавсан

1…10

У

У

2…10

1

100

+

1.7. Полипропилен

-1…10

У

О

2…10

0,5

100

+

1.8. Стеклоткань

-11…14

В

В

2…10

0,5

300

-

1.9. Бумага/картон

0…10

Х

О

0,5…1

0,5…2

150

-

1.9. Углеродные

волокна


-11…19

В

Х

0,1…1

2,5

300

+

2. ДРЕНАЖНЫЕ («подушки»)

2.1. Уголь

Мягкие

негибкие


-11…16

В

У

0,01..0,1

0

>1000

-

2.2. Силикаты (перлит, кизельгур и т.п.)

-8…14

В

В

>500

2.3. Древесная мука

0…12

Х

Н

<200

2.4. Песок+уголь

-8…14

В

В

>0,1

0

-

-

3. ПЛЕНКИ

3.1. Нитрон (ПАН)

Мягкие

гибкие


2…10

У

О

10-…10-3

0,5…1

100

+

3.2. Лавсан

1…10

У

У

100

+

3.3. Тефлон

-11…19

B

B

150

+

4. СЕТКИ

4.1. Нерж. Сталь

Жёсткие

гибкие


-11…19

B

B

5..50

5


>500

+

4.2. Титан

-11…19

B

B

5. КОМБИНИРОВАННЫЕ

5.1. Сетка+ ткань

Жёсткие

гибкие


Определяются свойствами ткани и дренажа

5.2. Ткань+дренаж / ткань+бумага+дренаж

Мягкие

негибкие


6. МИКРОПОРИСТЫЕ

6.1. Нерж. СтальБ

Жёсткие

негибкие


-11…19

B

B

0,05..0,1

25


>500

+

6.2. ТитанВ

-11…19

B

B

6.3. Тефлон

-11…19

B

B

2,5

150

+

6.4. Керамика

-11…14

B

B

2,5

300

+

Примечания А) коррозионная стойкость сталей определяется сочетанием кислотных и окислительных свойств среды.

Б) Титан стоек в средах, не содержащих влажных галогенов и галогенводородов.

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ФИЛЬТРОВАНИЯ И ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ

Фильтрование и центрифугирование всегда включают два основных типа технологических процедур: разделение (собственно фильтрование) и промывку.



1. Разделение

Разделение является чисто гидромеханическим процессом. В этом процессе участвуют: разделяемая суспензия и фильтрующая перегородка аппарата. В ходе процесса происходит разделение суспензии на влажный осадок и маточный раствор; при этом перегородка увлажняется средой и частично удерживает [кольматируется (забивается)] осадок.



Соответственно, матбаланс процесса выражается соотношением


Наибольшие потери присущи процессам фильтрования на перегородках из тканых материалов, бумаги и на дренажных подушках. Удержание влаги в них достигает = (200…500) г/м2 [(50…150) % собственной сухой массы]. Плёночные и микропористые мембраны удерживают в (2…10) раз меньше.

Удержание осадков зависит не только от свойств перегородки и осадка (дисперсность и адгезия к материалу перегородки), но и от способа выгрузки осадка. При ручной выгрузке с мягких гибких перегородок потери, как правило, максимальны: = (20…200) г/м2; при выгрузке с жёстких гибких перегородок ножами или скребками (механизированные ёмкостные фильтры, ножевые и скреперные центрифуги) потери существенно меньше: = (5…100) г/м2; при выгрузке с жёстких гибких и негибких перегородок пневмо- либо гидроударом (барабанные, дисковые, патронные и тарельчатые фильтры) потери еще меньше: = (0,5…20) г/м2.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©ekollog.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал