Роторный вакуумно-барабанный фильтр

Оливера . Роторный вакуумный барабанный фильтр

Вращающийся вакуумный фильтр-барабан состоит из цилиндрической фильтрующей мембраны, частично погруженной в суспензию фильтруемую . Давление внутри барабана находится ниже окружающего давления. Когда барабан вращается в суспензии, жидкость всасывается через мембрану, оставляя твердые частицы слеживаться на поверхности мембраны, пока барабан погружен в воду. Нож или лезвие располагают для соскабливания продукта с поверхности.

Этот метод хорошо подходит для суспензий , флокулированных суспензий и жидкостей с высоким содержанием твердых частиц, которые могут засорить фильтры других типов. Обычно его предварительно покрывают фильтрующим веществом, обычно из диатомовой земли (DE) или перлита . В некоторых реализациях нож также отрезает небольшую часть фильтрующего материала, чтобы обнажить поверхность свежего материала, который будет попадать в жидкость при вращении барабана. Такие системы автоматически продвигают нож по мере удаления поверхности.

Основные основы

Роторный вакуумный барабанный фильтр

Ротационный вакуумный барабанный фильтр (RVDF), запатентованный в 1872 году. является одним из старейших фильтров, используемых в промышленном разделении жидкости и твердых частиц. Он предлагает широкий спектр технологических схем промышленной переработки и обеспечивает гибкое применение обезвоживания, промывки и/или осветления.

Роторный вакуумный фильтр состоит из большого вращающегося барабана, покрытого тканью. Барабан подвешивается по оси над желобом, содержащим жидкую или твердую суспензию, при этом примерно 50-80% площади сита погружено в суспензию.

По мере того как барабан вращается в желобе и выходит из него, суспензия всасывается на поверхность ткани и выводится из суспензии жидкости или твердых частиц в виде кека. При выворачивании кека происходит его обезвоживание в зоне сушки. Жмых сухой, потому что вакуумный барабан постоянно всасывает осадок и удаляет из него воду. На заключительном этапе разделения осадок выгружается в виде твердых продуктов, и барабан непрерывно вращается для следующего цикла разделения.

Область применения

Приложения:

• Роторный фильтр наиболее подходит для непрерывной работы с большими объемами шлама.
• Если суспензия содержит значительное количество твердых веществ, то есть в пределах 15-30%.
• Примеры фармацевтического применения включают сбор карбоната кальция, карбоната магния и крахмала.
• Отделение мицелия от бродильного раствора при производстве антибиотиков.
• Производство блочных и быстрорастворимых дрожжей.

Преимущества и ограничения

Преимущества и ограничения ротационного вакуумного барабанного фильтра по сравнению с другими методами разделения:

Преимущества

• Ротационный вакуумный барабанный фильтр работает непрерывно и в автоматическом режиме, поэтому эксплуатационные расходы низкие.
• Изменение скорости вращения барабана можно использовать для контроля толщины кека.
• Этот процесс можно легко модифицировать (процесс предварительного покрытия фильтром).
• Можно производить относительно чистый продукт, установив душевое устройство.

Недостатки

• Благодаря конструкции разница давлений теоретически ограничена атмосферным давлением (1 бар), а на практике несколько ниже.
• Помимо барабана необходимы и другие аксессуары, например, мешалки и вакуумный насос, вакуумные ресиверы, шламовые насосы.
• Разгрузочный осадок содержит остаточную влагу.
• Пирог имеет тенденцию трескаться из-за воздуха, всасываемого вакуумной системой, поэтому промывка и сушка неэффективны.
• Высокое энергопотребление вакуумного насоса.

Доступные дизайны

В основном существует пять типов разгрузки, которые используются для ротационного вакуумного барабанного фильтра: ленточная, скребковая, рулонная, струнная и разгрузка предварительного слоя.

Ремень разгрузки

Фильтровальная ткань промывается с обеих сторон при каждом вращении барабана при выгрузке фильтрационного осадка. Продукты для этого механизма обычно липкие, влажные и тонкие, поэтому требуется помощь разгрузочного вала. Ленточная разгрузка используется, если используется суспензия с умеренной концентрацией твердых частиц или если суспензия легко фильтруется с образованием осадка, или если для отделения упомянутой суспензии требуется более высокая износостойкость. ....

Скребковый выпуск

Это стандартный выпуск барабанного фильтра. Скребок, который служит для перенаправления фильтрационного осадка в разгрузочный желоб, удаляет осадок с фильтровальной ткани непосредственно перед повторным входом в чан. Скребковый выпуск используется, если желаемое разделение требует высокой скорости фильтрации, или если используется тяжелая твердая суспензия, или если суспензия легко фильтруется с образованием осадка, или если для отделения упомянутой суспензии требуется более высокая износостойкость.

Выгрузка рулона

Это подходящий вариант разгрузки для тонких кексов, которые имеют тенденцию слипаться друг с другом. Фильтровальный осадок на барабане и разгрузочном валке прижимается друг к другу, чтобы обеспечить отделение тонкого фильтрационного осадка или вытягивание его из барабана. Удаление твердых частиц с разгрузочного валка осуществляется с помощью лезвия ножа. Валковая выгрузка используется, если желаемое разделение требует высокой скорости фильтрации, если используется суспензия с высоким содержанием твердых частиц, или если суспензия легко фильтруется с образованием осадка, или если выгруженное твердое вещество представляет собой липкий или грязеподобный осадок.

Струнный разряд

Тонкие и хрупкие лепешки фильтрата обычно являются конечными продуктами этого сброса. Материалы способны менять фазу с твердой на жидкую из-за нестабильности и возмущений. Два ролика направляют струны обратно на поверхность барабана, и в то же время происходит отделение фильтрата, когда они проходят через ролики. Применение струнной разгрузки можно увидеть в фармацевтической и крахмалопаточной промышленности. Струнная разгрузка используется, если используется суспензия с высокой концентрацией твердых частиц или если суспензия легко фильтруется с образованием осадка, или если выгружаемое твердое вещество является волокнистым, волокнистым или мякотным, или если для отделения упомянутой суспензии требуется более высокая износостойкость. .

Выгрузка перед нанесением покрытия

Применение этого сброса обычно наблюдается при производстве фильтрационного кека, который полностью забивает фильтрующий материал, и в процессах с низкой концентрацией твердых частиц. Выгрузка предварительного покрытия используется, если используется суспензия с очень низкой концентрацией твердых веществ, что приводит к затрудненному образованию осадка или если суспензию трудно фильтровать для получения осадка.

Основные характеристики процесса и оценка

Обычно основным процессом в ротационном барабанном вакуумном фильтре является непрерывная фильтрация, при которой твердые частицы отделяются от жидкостей через фильтрующую среду под действием вакуума. Фильтровальная ткань является одним из наиболее важных компонентов фильтра и обычно изготавливается из переплетенных полимерных нитей. Лучший выбор ткани может повысить эффективность фильтрации. Первоначально в желоб закачивается навозная жижа, и по мере вращения барабана она частично погружается в навозную жижу. Вакуум вытягивает жидкость и воздух через фильтрующий материал и наружу из вала, образуя слой осадка. Мешалка используется для регулирования навозной жижи, если ее текстура грубая и она быстро оседает. Твердые частицы, попавшие на поверхность барабана, промываются и сушатся после 2/3 оборота, удаляя всю свободную влагу.

На этапе промывки промывочную жидкость можно либо вылить на барабан, либо распылить на осадок. Прессование торта не является обязательным, но его преимущества заключаются в предотвращении растрескивания торта и удалении большего количества влаги. Выгрузка кека – это когда все твердые частицы удаляются с поверхности кека лезвием скребка, оставляя чистую поверхность, когда барабан снова входит в суспензию. Существует несколько типов разгрузки: скребковый, роликовый, струнный, бесконечный ленточный и для предварительного покрытия. Фильтрат и воздух проходят через внутренние трубы, клапан и попадают в вакуумный ресивер, где происходит разделение жидкости и газа с образованием прозрачного фильтрата. Предварительная фильтрация является идеальным методом получения фильтрата высокой чистоты. Обычно поверхность барабана предварительно покрывается фильтрующим веществом, таким как диатомит (DE) или перлит, для улучшения фильтрации и увеличения проницаемости кека. Затем он подвергается тому же технологическому циклу, что и обычный ротационный вакуумный барабанный фильтр, однако при предварительной фильтрации используется более точное лезвие для соскабливания осадка.

Фильтр оценивается по размеру барабана или площади фильтра и его возможной производительности. Обычно производительность измеряется в фунтах сухих твердых веществ в час на квадратный фут площади фильтра. Размер вспомогательных частей зависит от площади фильтра и типа использования. Роторные вакуумные фильтры гибки в работе с различными материалами, поэтому расчетный выход твердых частиц составляет от 5 до 200 фунтов в час на квадратный фут. При выпуске перед нанесением слоя выход твердого вещества составляет примерно от 2 до 40 галлонов в час на квадратный фут. Эффективность фильтрации также может быть повышена с точки зрения сухости фильтрационной корки за счет значительного предотвращения застревания фильтрата в фильтрующем барабане на этапе фильтрации. Например, использование нескольких фильтров, использование 3 фильтров вместо 2 дает более толстый осадок, следовательно, более чистый фильтрат. Это становится выгодным с точки зрения производственных затрат, а также качества.

Процесс эвристического проектирования

Эвристика основных параметров операции

Уровень ванны и скорость барабана являются двумя основными рабочими параметрами любого ротационного вакуумного барабанного фильтра. Эти параметры регулируются независимо друг от друга для оптимизации производительности фильтрации.Уровень клапана определяет пропорциональный цикл фильтрации в фильтре. Цикл фильтрации состоит из вращения фильтрующего барабана, отделения осадка от суспензии и периода сушки образования осадка, показанного на рисунке 1. По умолчанию используйте чан на максимальном уровне, чтобы максимизировать скорость фильтрации. Уменьшите уровень чана, если выгружаемое твердое вещество имеет форму тонкой и слизистой корки или если выгружаемое твердое вещество очень густое.

Уменьшение уровня чана в конечном итоге приводит к уменьшению части барабана, погружаемой под суспензию, большей обнаженности поверхности кека, следовательно, к большему соотношению времени образования кека и времени высыхания. Это приводит к меньшему содержанию влаги в формованном твердом веществе и уменьшению толщины формованного твердого тела. Помимо работы при более низком уровне ванны, скорость потока за один оборот барабана снижается, и в конечном итоге происходит образование более тонкого осадка. В случае сброса предварительного слоя эффективность фильтрующего средства увеличивается. Скорость барабана является определяющим фактором производительности фильтра, и ее единицы измеряются в минутах на оборот барабана. В устойчивых условиях эксплуатации регулировка скорости барабана обеспечивает пропорциональную зависимость от пропускной способности фильтра, как показано на рисунке 2.

Эвристика регулировки механизма разгрузки

Бесконечный пояс

Выберите фильтровальную ткань, чтобы получить хорошую поверхность для образования осадка. Используйте вариации саржевого переплетения в структуре ткани для лучшей износостойкости. Натяжение ленты, высота распалубочной планки, количество промывочной воды и скорость разгрузочного ролика тщательно настраиваются, чтобы обеспечить хороший путь для образования осадка и предотвратить чрезмерный износ фильтровальной ткани.

Скребок

Выбирайте фильтровальную ткань для получения хороших характеристик износа и прочного связывания. Используйте умеренное давление обратного затвора, чтобы избежать сильного износа. Отрегулируйте продолжительность обратного давления настолько короткой, чтобы можно было удалить осадок с фильтровальной ткани. Настройка корпуса клапана важна для обратного потока, чтобы предотвратить вытеснение избытка фильтруемой жидкости обратно из трубы в твердый осадок, поскольку это сводит к минимуму износ и техническое обслуживание фильтрующего материала.

Рулон

Выбирайте фильтровальную ткань, чтобы добиться надежной стойкости к слипанию и хорошего отделения осадка. Используйте ткань с покрытием для более эффективного отделения осадка и используйте тканевую среду с более длительным сроком службы благодаря твердой связующей фильтровальной ткани. Скорость разгрузочного ролика и скорость барабана должны быть одинаковыми. Отрегулируйте скребковый нож так, чтобы на разгрузочном валике оставался значительный зазор, чтобы обеспечить непрерывную передачу лепешки.

Нить

Минимизируйте боковое давление струн, отрегулировав выравнивающий граблину, чтобы избежать обрезания струны. Поместите керамическую трубку над каждым выравнивающим граблином, чтобы она служила опорной поверхностью для струн.

Предварительное покрытие

Выберите фильтровальную ткань в зависимости от типа используемой фильтрующей добавки (см. Выбор фильтрующей добавки), отрегулируйте продвигающийся нож, чтобы оптимизировать скорость продвижения ножа за один оборот барабана. (Подробно описано в разделе «Продвинутое лезвие»)

Эвристика работы фильтра предварительной очистки

Выбор фильтрующего средства: фильтрующее средство представляет собой осадок повторного слоя, который действует как фактический фильтрующий материал, и существует два разных типа: диатомит или перлит.Важным параметром, который следует учитывать, является проникновение твердого вещества в слой предварительного слоя и его толщина составляет от 0,002 до 0,005 дюйма.Используется большое количество фильтрующей добавки, т.е. «открыто», большее количество фильтрующей добавки удаляется, что приводит к более высоким затратам на утилизацию. Если используется небольшое количество фильтрующего средства, то есть «плотное», это приведет к отсутствию скорости потока в барабан. Это сравнение можно проиллюстрировать на рисунке 5, как показано ниже.

Усовершенствованное лезвие

Приблизительную скорость продвижения ножа можно определить для ряда условий эксплуатации с помощью таблицы 6 ниже. В таблице указано количество часов, в течение которых фильтр может работать при слое предварительного слоя толщиной один дюйм; обязательным условием является то, что направляющее лезвие должно находиться в постоянном положении. Этот метод можно использовать для проверки оптимального рабочего диапазона.

Если рабочий параметр превышает оптимальный диапазон, пользователь может уменьшить скорость продвижения ножа и использовать более плотный сорт фильтрующего средства. Это приведет к меньшему использованию фильтрующего материала (меньшие капитальные затраты) и меньшему количеству удаляемого фильтрующего материала (более низкие затраты на утилизацию). Однако, если рабочий параметр ниже оптимального диапазона, пользователь может увеличить скорость продвижения ножа (увеличить производительность) и уменьшить скорость барабана для меньшего использования фильтрующего воздуха (снижения эксплуатационных затрат).

Необходимая последующая обработка потока отходов для более толстых

Хлорирование

Чаще всего используется постобработка, при которой хлор растворяется в воде с образованием соляной кислоты и хлорноватистой кислоты. Последние действуют как дезинфицирующее средство, способное уничтожать такие патогены, как бактерии, вирусы и простейшие, проникая через клеточные стенки.

УФ-излучение

Поток отходов облучается ультрафиолетовым излучением. УФ-излучение дезинфицирует, разрушая мутирующую клетку патогена и предотвращая ее размножение. В конце концов мутировавшая клетка вымирает, и этот процесс устраняет запах.

Озонирование

Поток подвергается воздействию озона, а озон нестабилен в атмосферных условиях. Озон (O3) разлагается на кислород (O2), и в потоке растворяется еще больше кислорода. Возбудитель окисляется с образованием углекислого газа. Этот процесс устраняет запах потока, но приводит к получению слегка кислого продукта из-за присутствия углекислого газа.

Необходимая последующая обработка потока отходов осветлителя

Мелиорация земель

Сброс отходов можно использовать в качестве стабилизатора почвы в виде сухих биологических твердых веществ, которые можно поставлять на рынок. Стабилизатор земли используется при рекультивации малоплодородных земель, таких как пустыри горнодобывающей промышленности. Этот процесс поможет вернуть земле первоначальный вид.

Сжигание

Выбросы отходов могут быть отправлены на мусоросжигательный завод, где органические твердые вещества подвергаются процессу сжигания. В процессе сгорания выделяется тепло, которое можно использовать для выработки электроэнергии.

Новое развитие

Доступные конструкции вращающихся вакуумных барабанных фильтров различаются по физическим аспектам и характеристикам. Площадь фильтрации составляет от 0,5 м. ² до 125 м ² . Несмотря на габариты конструкции, промывка фильтровальной ткани является приоритетной, поскольку обеспечивает эффективность промывки кека и действия вакуума. Однако конструкция меньшего размера будет более экономичной, поскольку затраты на техническое обслуживание, энергопотребление и инвестиционные затраты будут меньше, чем у более крупного вращающегося вакуумного барабанного фильтра.За прошедшие годы развитие технологий подняло разработку на новые высоты, вращаясь вокруг вращающегося вакуумного барабанного фильтра с точки зрения дизайна, производительности, технического обслуживания и стоимости. Это также привело к разработке вакуумных фильтров с вращающимся барабаном меньшего размера, от лабораторных до пилотных, оба из которых могут использоваться для небольших приложений (например, в лаборатории в университете). Высокая производительность, оптимизированный дренаж фильтрата с низким сопротивлением потоку и минимальными потерями давления – это лишь некоторые из преимуществ. Благодаря передовым системам управления, обеспечивающим автоматизацию, это уменьшило необходимое внимание к работе и, следовательно, снизило эксплуатационные расходы. Достижения в области технологий также означают, что предварительное покрытие можно обрезать до 1/20 толщины человеческого волоса, что делает использование предварительного слоя более эффективным. Снижение эксплуатационных и капитальных затрат в настоящее время также может быть достигнуто за счет более простого обслуживания и очистки. Полное опорожнение ячейки можно осуществить быстро за счет установки ведущих и отводящих труб.Учитывая, что фильтровальная ткань обычно является одним из наиболее дорогих компонентов роторного вакуумного барабанного фильтра, приоритет ее обслуживания должен быть достаточно высоким. Более длительный срок службы, защита от повреждений и стабильная производительность — это те немногие критерии, которые нельзя упускать из виду.Помимо учета стоимости и качества производства, важными вопросами в процессе являются промывка и толщина кека. Были реализованы методы, обеспечивающие минимальное количество влаги в кеке при его хорошей промывке с большим углом обезвоживания кека. Возможна также равномерная толщина фильтрационной корки, а также полная ее разгрузка.

См. также

• Вакуумный керамический фильтр
• Обезвоживание

Дальнейшее чтение

• Смит, Пол Г.; Джон С. Скотт (2005). «Вакуумный фильтр» . Словарь по управлению водными ресурсами и отходами . Бостон : Эльзевир . стр. 452–453. ISBN  0-7506-6525-4 . OCLC   58456687 . Проверено 15 мая 2009 г.
• Спеллман, Фрэнк Р. (1997). «Вакуумная фильтрация» . Обезвоживание твердых биологических веществ . Бока-Ратон, Флорида : CRC Press . стр. 85–101. ISBN  1-56676-483-1 . OCLC   36556585 . Проверено 15 мая 2009 г.
• Джон Дж. МакКетта, Джон Дж. МакКетта-младший, «Справочник по эксплуатации установки: механическое разделение и обработка материалов», CRC Press, 1992, стр. 274–288. ISBN   0-8247-8670-X
• Хироаки Масуда, Ко Хигашитани, Хидето Ёсида, «Порошковая технология: обращение и эксплуатация, контрольно-измерительные приборы и рабочие опасности», CRC Press, 2006, стр. 194–195. ISBN   1-4200-4412-5

Внешние ссылки

• Вращающийся барабанный фильтр, патент США 308143.
• Вращающийся барабанный фильтр, патент США 5006136.
• Барабанный фильтр Luthi
• Фильтр, патент № 2362300.

Барабанный фильтр производства Вьетнама