ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные факторы, обусловливающие выбор оборудования из "Разделение суспензий в промышленности органического синтеза" О свойствах суспензий и осадков и основах теории процессов, осуществляющихся на фильтрах и центрифугах, говорилось в предыдущих главах. [c.83] В настоящей главе будет показано, какие пз свойств суспензий и осадков и какие особенности и требования производства следует учитывать в первую очередь при выборе оптимальной конструкции. оборудования. [c.83] Удельное сопротивление, сжимаемость осадка и содержание твердой фазы в суспензии. Из рассмотренного ранее (гл. I и II) видно, что величина удельного сопротивления осадка и сопротивление фильтровальной перегородки определяют скорость фильтрования и течения жидкости через слой при промывке осадка. На механизированных фильтрах при правильно подобранной фильтровальной перегородке ее сопротивление обычно составляет менее Vio сопротивления осадка , в связи с чем скорость процессов, осуществляющихся на. фильтрах и центрифугах, определяется величиной Поэтому, чем выше тем большие движущие силы должны быть использованы для достижения достаточных скоростей протекания процессов. Обычно при фильтровании под разрежением создаются перепады давления через слой порядка 0,2—0,6 ат, при фильтровании под давлением hP может достигать 5—10 ат, в центробежном поле на фильтрующих центрифугах АР составляет обычно 1—3 ат. [c.83] Толщина осадка, полученного за определенное время на поверхности фильтра, зависит от удельного сопротивления осадка и содержания твердой фазы в суспензии [см. уравнения (1—71) и (1—76)1. [c.83] Так как нормальное удаление осадка с фильтрующей поверхности в ряде конструкций механизированных фильтров достигается только при определенной толщине осадка (см. гл. VI), то в итоге величина и содержание твердой фазы в суспензии определяют не только производительность, но и возможность использования того или иного типа фильтра. [c.83] В связи с этим при соответствующих содержаниях твердой фазы в суспензиях фильтрование первой группы органических продуктов осуществляется под разрежением или в центробежном поле, а второй — под давлением. Но это не значит, что всегда выгоднее осуществлять фильтрование суспензий с высокими под большим избыточным давлением. [c.84] При выборе величины оптимального давлеиля или разрежения следует учитывать сжимаемость осадков, обусловленную прочностью их структуры (см. гл. IV). [c.84] При высокой пористости и непрочной структуре сопротивление осадка повышается при возрастании перепада давления в большей степени, чем увеличивается скорость фильтрования в соответствии с уравнением (1—62). [c.84] Скорость осаждения твердой фазы суспензии играет двоякую роль в вопросах выбора типа оборудования. С одной стороны, высокая скорость осаждения твердой фазы позволяет использовать для разделения суспензий процесс осаждения вместо процесса фильтрования. Первый процесс связан с использованием более дешевого и простого оборудования (отстойники, отстойные центрифуги). Если достаточно полного разделения суспензии не происходит в процессе осаждения, то путем предварительного сгущения суспензии достигается интенсификация последующего процесса фильтрования. После сгущения суспензии могут быть использованы такие типы фильтров, которые неприменимы для разбавленных суспензий (например, барабакный ленточный вакуум-фильтры). [c.84] С другой стороны, высокая скорость осаждения всей твердой фазы или наиболее грубых ее частиц не позволяет использовать ряд конструкций фильтров с направлением движущей силы процесса, обратной или перпендикулярной направлению силы тяжести (барабанный, листовой, патронный и др.). [c.84] Высокая скорость осаждения твердой фазы делает невозможным применение автоматизированных фильтров, так как частицы твердой фазы, попадая в автоматические клапаны для подачи суспензии, выводят их из строя. [c.84] Чем концентрированнее суспензия, тем более закономерности ее осаждения приближаются к закономерностям стесненного осаждения (см. гл. 1). Осаждение грубых частиц замедляется, и все указанные выше явления, наблюдающиеся при фильтровании полидисперсных суспензий, проявляются в меньшей степени. В связи с этим полидисперсные суспензии целесообразно предварительно сгущать оптимальным аппаратурным оформлением является двухстадийное на первой стадии — отстойное оборудование или фильтры-сгустители, на второй — фильтры или центрифуги с выгрузкой отжатого осадка. [c.85] Обычно изменения в свойствах определяются изменениями кристаллической структуры твердой фазы (размером или формой частиц, степенью их агрегации). Такие изменения можно выявить при рассматривании суспензии под микроскопом. Однако часто при рассматривании под микроскопом осадки суспензий, полученные в результате одного и того же процесса (из различных производственных операций химического превращения, но в разное время), выглядят одинаково, а удельное сопротивление осадков, полученных из них, различно. В этих случаях изменения в фильтрационных свойствах объясняются примесями различных веществ исходного непрореагировавшего сырья, полупродуктов или других химикатов, добавляемых на промежуточных стадиях процесса, продуктов побочных реакций или осмоленных продуктов. [c.85] Часто в суспензиях присутствуют разные электролиты или поверхностно-активные вещества, которые, как показано ранее, в значительной степени влияют на физико-химические свойства суспензий и осадков, чем и объясняются различия в скорости фильтрования. Этой особенности технологии производства органических продуктов и, особенно, красителей должно быть уделено особое внимание как при выборе механизированного оборудования, так и при его расчете. Механизация стадий фильтрования суспензий с нестабильными свойствами затруднена, а автоматизация этих стадий практически невозможна. [c.85] Особенность экспериментальной работы по аппаратурному оформлению состоит в том, что сначала нужно определить возможные пределы изменения фильтрационных, реологических, адгезионных свойств суспензий и осадков. Для этого необходимо экспериментально обследовать суспензии многих производственных операций. Обычно считается, что для разработки аппаратурного оформления (без проверки в полузаводском масштабе) достаточно 100 л суспензии. В случае же применения суспензий, полученных в результате сложного органического синтеза с нестабильными свойствами, важно не общее их количество, а возможность получения суспензий из многих производственных операций. Самое тщательное исследование фильтрационных свойств суспензии одной производственной операции с определением констант фильтрования оказывается совершенно бесцельным в случае суспензий с нестабильными свойствами. [c.86] При обследовании суспензий многих операций выясняют в первую очередь, не приведут ли возможные изменения свойств суспензий или осадка к необходимости изменения выбранного типа фильтра. Если суспензии всех операций тяготеют к одному и тому же типу фильтра, то далее определяются пределы изменения скорости фильтрования, промывки и обезвоживания осадка и пределы изменения характеристик осадка и фильтрата (влагосодержание, степень отмывки, потери твердой фазы с фильтратом). [c.86] При механизации фильтрования таких суспензий целесообразно одновременно с работой по механизации вести работу совместно с химиками по выяснению причин непостоянства свойств суспензий и по устранению их. Целесообразно также предварительно, хотя бы частично, автоматизировать предшествующие фильтрованию стадии технологического процесса (поддержание заданной температуры и pH среды, дозировки компонентов и т. д.). Это в значительной степени может стабилизировать свойства суспензий и облегчить механизацию стадии фильтрования. [c.86] Токсичность, агрессивность или взрывоопасность продуктов. Многие продукты производств органической химии являются в той или иной мере токсичными или плохо пахнущими. Иногда токсичной является твердая фаза, иногда — фильтрат. В обоих случаях процесс фильтрования должен осуществляться в герметичном фильтре и обслуживающий персонал не должен иметь непосредственного контакта с вредными продуктами. [c.86] Очень часто фильтруют суспензии, жидкая фаза которых—. легколетучий органический растворитель (толуол, нитробензол, 3-хлорбензол, дихлорэтан и др.). Часто процесс фильтрования должен осуществляться из среды горячего органического растворителя с промывкой осадка горячим растворителем. Такое фильтрование является самым сложным с точки зрения механизации. Аппарат должен быть полностью герметизирован на всех стадиях процесса, включая удаление осадка с перегородки и регенерацию ее фильтрационных свойств. [c.86] Так как в производственных условиях недопустим контакт обслуживающего персонала с токсичными или легколетучими продуктами, то в лаборатории свойства суспензии и осадка должны быть исследованы возможно более полно, чтобы предотвратить какие-либо неожиданности в процессе эксплуатации фильтра. [c.87] Вернуться к основной статье