Вибір апаратів для поділу суспензій
На вибір апарату для поділу суспензій впливають багато чинників. До основних із них відносять: властивості суспензії, умови процесу, призначення поділу, потужність виробництва і конструкційні матеріали. Наприклад, поділ суспензій, яка легко розшаровується, із високим відношенням Р/Т найкраще робити у відстійниках, особливо якщо рідина має низьку вартість, а осад є відходом виробництва. Для суспензій, що дають сильно стисливий осад, питомий опір якого збільшується з ростом тиску, а також для суспензій, осад яких має сильну адгезійну властивість, автоматизовані фільтр-преси та центрифуги не застосовуються. В цьому випадку доцільно вористовувати барабанний вакуум-фільтр із стрічкою, що сходить , або з устроєм для зняття осаду шнурами. Густина твердої фази грає істотну роль при виборі осаджувальної центрифуги. Якщо різниця густин рідкої й твердої фаз значно менше 200 кг/м3, то осаджувальні центрифуги для такої суспензії не застосовуються. В цьому випадку найприй
нятнішими будуть центрифуги типу ФПД або фільтри (в залежності від інших властивостей осаду та вимог до нього).
Вакуум-фільтри є дешевшим устаткуванням, чим ФПАКМ або центрифуги. Тому, якщо процес може бути здійснений під вакуумом, доцільно використовувати вакуум-фільтри.
Велике значення при виборі фільтрів мають вимоги до чистоти і концентрації фільтрату, чистоти та вологості осаду. З найменшою вологістю осад утворюється на автоматизованих фільтр-пресах, а найкраще промивання осаду з одержанням концентрованих промивних вод досягаються на карусельному фільтрі. Тому при виборі апарату необхідно мати на увазі призначення й особливості його конструкції.
При виборі і розрахунку фільтрів за результатами лабораторних дослідів варто використовувати тільки такі дані, що отримані при умовах, які моделюють роботу фільтра даного типу. При цьому враховується, що поверхня лабораторного фільтруваль-ного елемента повинна бути не менше 100 см2.
Значення швидкості фільтрування, отримане на лабораторній установці, при переході до промислового фільтру треба помножити на коефіцієнт запасу К, рівний добутку коефіцієнтів А, В и С. Коефіцієнт забивання тканини С визначають за результатами циклічних дослідів з фільтрування суспензії та регенерації тканини (10—15 циклів); він звичайно дорівнює 0,7—0,8. Коефіцієнт стабільності В знаходять із значення довірчого інтервалу експериментальних даних (довірча ймовірність призначається в залежності від потужності виробництва і складає 0,90—0,98). Значення масштабного коефіцієнта А вибирають (звичайно в межах 0,7—0,9) у залежності від масштабу експерименту (площі фільтрувальної поверхні), особливостей конструкції фільтра, властивостей суспензії й осаду.
Фільтруючі центрифуги, використовують, як правило, для поділу суспензій із грубозернистою розчинною твердою фазою. У виробництві великої потужності з високим рівнем автоматизації і механізації для поділу суспензій із розчинною твердою фазою з розміром часток більш 100 мкм найбільше підхожими є центрифуги типу ФГП. Осад, що утворюється в них, має низьку вологість і при розвантаженні не роздрібнюється. Ці центрифуги дають можливість промивати осад. Проте при їхньому виборі варто враховувати, що продуктивність залежить не тільки від розміру ротора, але і від виду оброблюваного осаду. Наприклад, продуктивність центрифуги 1/2ФГП 801 К-2 при фільтруванні суспензії хлориду натрію складає 6 т/год, а при фільтруванні шеніту (K2SО4·MgSО4·6H2О) — 4 т/год (за одинакової вологості осаду). Зі зменшенням розміру часток і їхньої концентрації збільшується вологість осаду й винесення твердої фази з фільтратом (при Р/Т = 1,5 він досягає 15 %). Таку ж дію спричинює підвищення продуктивності центрифуги. Наприклад, у центрифузі ФГН 1801К при продуктивності 8 т/год осад хлориду калію утворюється з вологістю 3 %, а при продуктивності 10 т/год — 5 %.
При виборі центрифуг типу ФГП необхідно враховувати, що вони не забезпечують чіткого поділу фільтрату й промивних вод, а також те, що в них можливе витікання мастил у фільтрат.
Для виділення із суспензії нерозчинних часток із розмірами більш 5 мкм можна використовувати високопродуктивні відстійні центрифуги безупинної дії типу ОГШ. Вони можуть працювати в широких межах відношення Р/Т (1,5—20,0), але без промивання осаду; вологість його утворюється така ж, як і на барабанних вакуум-фільтрах (20—40 %), а винесення твердої фази з фугатом складає від 3 до 10 %.
Попередній вибір центрифуги роблять із урахуванням досвіду її використання в промисловості. При цьому дослід-жують властивості суспензії, оцінюють ефективність її поділу тим чи іншим методом. Остаточний вибір центрифуги може бути зроблений тільки після промислового випробування. За наявності декількох конкуруючих чинників виникає необхідність проведення порівняльних економічних розрахунків. Проведення такого розрахунку для поділу суспензій із промиванням і зневоднюванням є дуже складною справою. Крім урахування вартості всього устаткування і його обслуговування необхідно порівняння якості отриманого на різних апаратах продукту, можливих втрат продуктів, а також вартості його подальшої переробки (сушіння, кальцинації й т. д.).
Потужність виробництва визначає необхідний рівень механізації й автоматизації процесів поділу суспензій. Якщо в малотонажних виробництвах можливо застосування немехані-зованих апаратів із ручним вивантаженням осаду, то в великотонажному виробництві це неприйнятно. Рівень механізації й автоматизації оцінюють за окупністю устаткування. Якщо потужність виробництва недостатня, щоб у визначений термін окупити устаткування, то його не застосовують. Бувають випадки, коли використання автоматизованого устаткування недоцільне з економічної точки зору, але диктується вимогами охорони праці та промислової санітарії.
Запитання і вправи для самоконтролю
1. Які існують апарати для поділу суспензій?
2. Що таке фактор форми часток?
3. Яким чином встановлюють об’ємну швидкість?
4. Поясніть устрій вертикального відстійника.
5. Поясніть особливості конструкції горизонтального відстійника, дайте його переваги перед вертикальним відстійником.
6. Для чого створенний чотирикамерний відстійник?
7. Поясніть призначення і типи фільтрувальних перегородок.
8. Які бувають фільтри?
9. На яких принципах грунтується дія вакуумного фільтра? Чому застосовують вакуум?
10. Висвітліть класіфікацію фільтрів для поділу суспензій.
11. Яка роль належить системі автоматики в фільтрах?
12. Які типи центрифуг застосовують для поділу суспензій?
13. Як визначають марки центрифуг?
14. Які методи розрахунку ротора центрифуги Ви знаєте?
15. Сутність промивання осаду методом витиснення.