Разделение суспензий в химической промышленности - Малиновская Т.А.
Скачать (прямая ссылка):
(стабильности) свойств суспензий, С — засоряемости фильтрующей перегородки.
Коэффициент А учитывает масштабные переходы с лабораторной на промышленную установку как при проведении процесса фильтрования, так и при получении суспензии. Величина коэффициента А зависит от размеров частиц (агрегатов) твердой фазы суспензии, от соотношения величии поверхностей фильтрования промышленного и лабораторного фильтров Sn/Sn, от их геометрического и технологического подобия.. Под геометрическим подобием понимается подобие сечений подводящих и отводящих трубопроводов, объемов корпусов фильтров. Технологическое подобие предусматривает возможность воспроизведения иа лабораторной модели условий и режима фильтрования, осуществляемых иа промышленном фильтре. Поскольку диаметр лабораторного фильтра обычно на два и более порядков превышает диаметр частиц твердой фазы, то так называемый пристенный эффект проявляется в основном при промывке и продувке осадков. Следовательно, значение коэффициента А
228
Рис. 7-4. График для ориентировоч- R кого выбора коэффициента А:
1 ~ моделирование процесса фильтрования суспензии, полученной в лаборатории с последующей промывкой осадка; 2 — то же, 05 для производственной суспензии; 3 — моделирование процесса фильтрования суспен-зии, полученной в лаборатории без про- 4° мывкн осадка; 4 — то же, для производственной суспензии. 0.1
зависит от режима фильтрования. При фильтровании, с промывкой осадка следует выбирать меньшие значения коэффициента А. Как следует из рис. 7-4 при моделировании процесса фильтрования значение коэффициента А для режима без промывки редко бывает ниже 0,75, а для режима с промывкой ниже 0,5. Значительные расхождения между лабораторными и производственными данными, получаемые некоторыми исследователями, можно объяснить несовершенством конструкций моделей лабораторных фильтров, игнорированием того, что в промышленных фильтрах давление повышается постепенно, а также чаще всего неправильным отбором проб суспензий, представительность которых играет очень важную роль.
Методы расчета коэффициента воспроизводимости фильтрационных свойств суспензий В и засоряемости фильтрующей перегородки С изложены ранее.
7.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЦЕНТРИФУГ
Для технологического расчета фильтрующих центрифуг можно использовать рассмотренные выше соотношения (2.69—2.75), если в них подставить значения геометрических параметров центрифуги, угловой скорости вращения ротора, величины, характеризующие свойства суспензии и фильтрующей перегородки. При этом фильтрационные свойства суспензии и сопротивление перегородки должны быть определены по результатам центробежного фильтрования, a tfe из опытов по фильтрованию в гравитационном поле, как это иногда рекомендуется в литературе [31].
Учитывая сжимаемость осадков, образующихся при центробежном фильтровании, эксперименты на лабораторных фильтрующих центрифугах (пробирочной, стаканчиковой, вертикальной и др.) следует проводить при том же факторе разделения, что и в промышленности. Более надежные данные можно получить, если провести эксперимент на лабораторной, пилотной или полупроизводственной модели центрифуги, полностью воспроизводящей условия разделения суспензии в производстве, т. е. при физическом моделировании процесса.
229
Условия моделирования процесса центробежного фильтрования для суспензий, образующих малосжимаемые осадки (s^0,2), сводятся к следующему: идентичность фильтрационных свойств суспензии и перегородки; геометрическое подобие лабораторной и промышленной центрифуг; равенство факторов разделения; одинаковость режимов фильтрования.
В случае моделирования процесса центробежного фильтрования суспензий образующих сжимаемые осадки, помимо перечисленных выше условий, необходимо соблюдать еще и неизменность сжимающих осадок давлений. Из соотношения (2.76) следует, что при равенстве факторов разделения и идентичности свойств суспензий, равенство сжимающих давлений достигается при бл = бп, что не всегда полностью выполнимо. Здесь бп, бл — высота слоя осадка в промышленной и лабораторной центрифугах.
После того как проведены эксперименты на лабораторной фильтрующей центрифуге, определяют длительность отдельных операций цикла центрифугирования промышленной центрифуги. Из соотношений (2.72) и (2.75) следует, что при соблюдении условия моделирования, длительность фильтрования на промышленной центрифуге тп составит
*П = ~А'*Л (7-26)
где тл — длительность фильтрования иа лабораторной центрифуге.
Длительность операции промывки осадка на промышленной центрифуге
*пр.п = -д- ^пр.л -gj- (7.27)
где Тпр.л—длительность промывки на лабораторной центрифуге; А — коэффициент, учитывающий сжимаемость осадка и масштабный переход от лабораторной модели к промышленной центрифуге.
Для горизонтальных центрифуг значение коэффициента А в. уравнении (7.26) составляет 0,5—0,6, а в уравнении (7.27) — 0,6—0,7. Для вертикальных центрифуг коэффициент А в обоих уравнениях не превышает 0,7.
Длительность отжима осадка, определенная в лабораторных условиях, обычно несущественно отличается от длительности отжима в производстве, так как удельное сопротивление осадка, вязкость фильтрата и фактор разделения остаются неизменными. Обследование работы промышленных центрифуг типа ФГН на различных суспензиях (неорганические соли, химика-ты-добавки для резины, промежуточные продукты анилинокрасочной промышленности), в ходе которого одновременно проводилось фильтрование тех же суспензий на лабораторных центрифугах, показало, что время, необходимое для обезвоживания осадка до одинакового среднего влагосодержания, на промышленной центрифуге на 10—40% больше, чем на лабораторной
