Схема процесса. Определение условий протекания

Схема процесса фильтрования суспензий показана на рис. 3.63.
В простейшем случае фильтр представляет собой сосуд, корпус 1 которого разделен на две части фильтровальной перегородкой 4. Суспензию 2 помещают в верхнюю часть сосуда таким образом, чтобы она в течение всего процесса фильтрования соприкасалась с фильтровальной перегородкой. В разделенных частях сосуда создают разность давлений, под действием которой жидкость проходит через поры фильтровальной перегородки, образуя фильтрат 5. Твердые частицы задерживаются на поверхности перего-
родки 4, формируют осадок 3. Этот процесс является примером фильтрования с образованием осадка. Он предпочтительнее фильтрования с закупоркой пор, так как в последнем случае сильно осложняется или становится вообще невозможной регенерация фильтровальной перегородки.

Рис. 3.63. Схема фильтра для разделения суспензий: 1 – корпус; 2 – суспензия; 3 – осадок; 4 – фильтровальная перегородка; 5 – фильтрат

Разность давлений по обе стороны фильтровальной перегородки создают разными способами, соответственно и фильтрование проходит при различных условиях.

Если пространство над суспензией сообщают с источником сжатого газа или пространство под фильтровальной перегородкой присоединяют к источнику вакуума, происходит фильтрование при постоянной разности давлений. При этом скорость фильтрования уменьшается вследствие повышения гидравлического сопротивления слоя осадка возрастающей толщины.

Если суспензию подают на фильтр поршневым насосом, производительность которого практически не зависит от напора, фильтрование осуществляется при постоянной скорости. Разность давлений при этом увеличивается по мере роста сопротивления осадка.

Если суспензию подают на фильтр центробежным насосом, процесс фильтрования происходит при переменных разности давлений и скорости (с ростом давления скорость снижается в соответствии с характеристикой насоса).

При промывке фильтра, когда чистая промывная жидкость фильтруется через слой осадка постоянной толщины, происходит фильтрование при постоянных разностях давлений и скорости.

Процесс фильтрования сопровождается осаждением твердых частиц, что усложняет процесс и влияет на его закономерности. Это влияние зависит от взаимного направления действия сил тяжести и движения фильтрата. Если суспензия находится над фильтровальной перегородкой, осаждение твердых частиц приводит к более быстрому образованию осадка. Если же суспензия находится под фильтровальной перегородкой, осаждение препятствует образованию осадка, что вызывает необходимость перемешивания суспензии для поддержания ее однородности.

Осадки, получаемые на фильтровальной перегородке, подразделяют на сжимаемые и несжимаемые (в зависимости от того, уменьшается пористость осадка при увеличении разности давлений или остается практически постоянной). Уменьшение пористости сжимаемых осадков приводит к росту гидравлического сопротивления потоку жидкой фазы. Поэтому фильтрование в случае образования сжимаемых осадков проводят обычно под вакуумом или при небольшом избыточном давлении ( 10⁵Па).

Обычно процесс фильтрования не завершается разделением суспензии на фильтрат и осадок. Перед удалением осадка с фильтровальной перегородки его, как правило, подвергают промывке другими жидкостями для удаления остатков фильтрата и продувке холодными или нагретыми газами для уменьшения влажности.