Способы и аппараты фильтрования гетерогенных систем и диффузионной очистки гомогенных систем

1.

.
Лекция 2
Способы и аппараты
фильтрования гетерогенных
систем и диффузионной очистки
гомогенных систем
Преподаватель:
д.т.н. , профессор Сырчин
Владимир Кимович

2.

СОДЕРЖАНИЕ
1. Способы и аппараты фильтрования
гетерогенных систем
.
2. Способы и аппараты диффузионной очистки
гомогенных систем (жидкостей и газов)
.
2.1 Очистка методом адсорбции
.
2.2 Оборудование ионообменной очистки
2

3.

Способы и аппараты фильтрования
гетерогенных систем
Камера
разделена
на
две части пористой или
волокнистой перегородкой
В разделенных частях
создается разность давлений
Дисперсная фаза задерживается в порах (или на
волокнах) перегородки.
Схема фильтрования
с образованием осадка
3

4.

Разновидность процессов фильтрования
При постоянной
разности давлений
Δp = const
C постоянной скоростью
фильтрования
w = const
При переменных
Δp и w
Δp = var w = var
- Δp создается
- подача потока
- подача потока
источником
сжатого воздуха
или вакуумного
насоса
осуществляется
насосом с постоянной
производительностью
(поршневым)
осуществляется
центробежным
насосом, производительность
которого падает, а
напор возрастает
по мере увеличения
сопротивления
фильтра
- w падает по
мере увеличения
сопротивления
фильтрующей
перегородки
- Δp возрастает по
мере увеличения
сопротивления
фильтрующей
перегородки
4

5.

Механизмы улавливания частиц
волокном фильтрующей перегородки
Диффузионный – частица испытывает случайное смещение
вследствие броуновского движения; характерен для частиц
менее 0,5 мкм и малых скоростей 0,01-0,05 м/с; траектория
частицы зависит от диффузионного критерия Пекле
Инерционный – двигаясь по искривляющейся вблизи
волокна линии тока, частица стремится сохранить свое
первоначальное прямолинейное движение; характерен для
крупных частиц и больших скоростей
Электростатический – когда волокна фильтра имеют
заряд; эффективен для крупных частиц и малых скоростей
5

6.

Фильтрующие материалы
Поверхностные – частицы удерживаются
поверхностью фильтрующего материала:
сетки, бумага, ткани)
Объемные – частицы задерживаются
в толще фильтрующего материала:
войлок, волокнистые полимеры,
керамика, металлокерамика)
6

7.

Эффективность очистки основными типами
фильтрующих материалов
Наименьшие
размеры
задерживаемых
частиц, мкм
Эффективность
очистки, %
Применение
15…200
60…90
Предварительная очистка с
высокой
концентрацией
примесной фазы
2
70…90
Предварительная очистка
Ткани (натуральные
и синтетические)
0,5…30
≤ 99
Очистка жидкостей и газов
Керамика и металокерамика
0,5…150
90…98
Очистка сжатых газов,
жидких реагентов
≤ 99,9
Тонкая очистка (воздуха в
ЧПП), технологических
газов, деионизованной
воды, химреагентов
Тип материла
Сетки (металлические
и из полимерных
материалов)
Бумага
Полимерные
материалы
0,01
7

8.

Характеристики материалов типа ФП
№
Марка
материала
Материал
волокон
Материал
подложки
∆ Р1, Па
Проскок
П, %
Термостойкость
Применение
1
ФПП-15-1,7
Перхлорвинил
Марля
17
2-4
70
Очистка жидкостей
и газов
2
ФПП-15-1,7А
То же
«Основа»
волокна
17
2-4
---
Пылезащита,
очистка
оргинических
растворителей
3
ФПП-25-3,0
---
Марля
30
0,1
---
То же
4
ФПФ-10-3
Фторполимер
Без
подложки
30
0,1
120
Очистка
агрессивных
жидкостей, газов
5
ФПАР-15-1,5
Полирилат
«Основа»
волокна
15
4
160
Фильтрование
горячих газов
8

9.

Конструкция фильтра должна обеспечивать
Требуемую степень очистки
Заданную производительность
Достаточный срок службы
Габариты и форму, удобные для
обслуживания и комплектования
других технологических
установок и агрегатов
9

10.

Дополнительные требования при
конструировании и эксплуатации фильтров
Конструкция должна обеспечивать постоянное и
надежное уплотнение фильтрующей перегородки
Материалы фильтра и перегородки должны быть
коррозионностойкими
Конструкция фильтра должна предусматривать
быстрый и удобный демонтаж фильтрующей
перегородки для ее замены
После сборки и в процессе эксплуатации должен
проводиться контроль эффективности очистки
10

11.

Типы конструкций фильтров
Рамочные
Мембранные
Рукавные
Патронные
11

12.

Рамочный фильтр
Конструкция рамочного фильтра типа ЛАИК:
1-корпус; 2-сепаратор(П-образные рамки);
3-материал ФП; 4-фланец
12

13.

Мембранный фильтр
Конструкция мембранного фильтра:
1-решетки опорные; 2-крышки; 3-мембрана
13

14.

Патронный фильтр
Конструкция патронного
воздушного фильтра ФВ-6:
1 - крышка; 2 - корпус; 3 - сменный
фильтрующий патрон; 4-отражатель;
5 - пробка; 6 - центральная трубка;
7-камера конденсата, образующегося
при фильтровании сжатого воздуха
ФАСТО – фильтр аэрозольной
сверхтонкой очистки
ФАГ - фильтр аэрозольный газовый
14

15.

Рукавный фильтр
Схема рукавного фильтра:
1-входной патрубок; 2-рукав; 3-подвеска
рукавов; 4-встряхивающий механизм;
5-выходной патрубок; 6-бункер.
Материалы рукавов:
хлопок, лен (менее 80 ОС)
шерсть (менее 110 ОС)
синтетические материалы ФП(до 60 ОС)
волокна полиамида, полиэтилена,
полиакрилнитрида (до 130-140 ОС)
фторопласт (до 275 ОС)
стекловолокно (до 400 ОС)
кремнезёмные волокна (до 1000 ОС)
15

16.

Диффузионные методы очистки
гомогенных систем от примесных компонентов
Абсорбция
–
процесс поглощения газов жидкими
поглотителями (абсорбентами). Если при этом образуется
химическое соединение, процесс называется хемосорбцией.
Процессы происходят на границе газ-жидкость
Адсорбция – процесс поглощения примесных компонентов
из газовой или жидкой смеси твердым пористым веществом
– адсорбентом. Процессы происходят на границе газа (или
жидкости) с твердым телом (физическая или химическая
адсорбции). Разновидность хемосорбции – ионный обмен
Дистилляция и Ректификация – методы разделения и
очистки жидких однородных систем, основанные
различии в упругости паров разделяемых компонентов
на
16

17.

Очистка методом адсорбции
Изотермы
адсорбции
-
графические
зависимости,
выражающие
связь
между
концентрацией примеси в фазе и
ее количеством, поглощенным
поверхностью адсорбента при
постоянной температуре.
Содержание влаги в воздухе, г/м3
Изотермы адсорбции
силикагеля
Силикагель, алюмогель,
активированный уголь,
цеолиты (молекулярные сита)
17

18.

Технические характеристики адсорбентов
Параметр
Силикагель Алюмогель
Удельная поверхность пор, м2/г
350…450
250...270
Насыпной вес, кг/м3
670...720
850...950
Температура, при которой применяется
адсорбент, ºС
0…35
0…25
Скорость газа, отнесенная к площади
поперечного сечения адсорбента, м/с
до 0,5
до 0,5
Точка росы, °С
Рекомендуемый размер зерен
(гранул), мм
(-50)... (-55)
-60
3...7
3...7
Температура регенерации, °С
150...220
240...260
18

19.

Оборудование ионообменной очистки воды
Процесс деионизации воды с растворенными в ней солями СаСl2:
2 R CaC 2 R 2 Ca 2 C
Ra C Ra C 2
Промышленные установки для централизованной очистки воды
состоят из последовательно расположенных сорбционных колонн с
раздельными ионитами
Например, установка УЦ-10 работает по двухступенчатой схеме:
Исходная
в ода
Деионизов анная
в ода
K1 Д А1 K 2 А2
1
ступень
11
ступень
Схема технологической линии установки УЦ-10 для очистки воды
19

20.

Финишная очистка воды
Схема установки финишной
очистки воды:
1-колонна; 2-слой смешанных
ионообменных смол; 3-фильтр;
4-решетка; 5-вентиль; 6-датчик;
7-прибор контроля и сигнализации
степени очистки; 8-ротаметр.
20

21.

Спасибо за внимание
.