过滤流速对过滤器内部有什么影响,在不同情况下颗粒会发生什么变化?
信不信由你,流量,尤其是在 压叶过滤器这是一个非常关键的问题。必须不断改进过滤系统其他部分的流速控制。
滤饼、泵的曲线和压差都表达了流量。了解了过滤器内部的情况,我们就能很好地了解可能导致问题的原因以及解决问题的方法。
流速是多少?
流速是指在一定时间内通过一定面积滤网的液体量,通常以每平方米每小时升数(l/h*m²)来衡量。这是在过滤系统设计阶段计算过滤器尺寸时非常重要的信息。
需要注意的是,这个流速并不是固定不变的,它会随着液体特性的变化而变化,如粘度、预期的固体百分比、固体性质和添加的助滤剂。这些变量中的任何一个都会影响平均理想流速。 我之所以提到理想流速,是因为在设计阶段,我们使用的是平均介质流速。这些介质来自市场上已知的可正常工作的现有系统 -.
尽管如此,在新系统启动后的第一个过滤周期中,流量还是要进行调整。原因是输入工艺的流量永远不会相同。(因此,在新的设计中,我们建议采用流量驱动泵系统,这样就可以根据需要(随着压差的增加)监测和调节流量。)).
那么,既然你已经知道了。我们只能说,在设计阶段,我们会根据市场经验总结出一个平均流量。例如,以液态硫磺为例,平均固体含量为 0.3%,包括用于酸中和的石灰剂量,理想流速为 680 升/小时*平方米。这种理想的流速可以形成良好的滤饼,硫含量低,滤饼更容易脱落。
内流是如何起作用的?
让我们举例说明:带有水平容器和垂直叶片的压叶过滤器。 假设液态硫的过滤过程(符合之前提到的规格)和纤维素预涂层。
从向过滤器注入硫磺开始:过滤器是空的,必须注入清洁的液态硫磺,这些硫磺来自清洁的储存罐、预涂罐或运行中的过滤器(如果有两个过滤器并联)。为此,我们要打开排气口,同时关闭出口。一旦过滤器充满硫磺,我们就可以关闭排气口,开始从预涂混合物中抽取硫磺,以形成一定的正压,最后打开出口进行再循环。值得一提的是,纤维素预涂层的流速应高于主过滤流速,这是因为我们希望形成均匀整齐的预涂层。纤维素材料本质上是开放的,因此较高的流量会使纤维素层更结实而不会太紧。
无论预涂层工艺的流速是否更高,其原理都与主过滤相同。 此时,含有平均浓度为 5% 的纤维素的硫磺液会进入过滤器,这些颗粒会在过滤器中扩散并分布在自由空间的各个角落,同时,当液体通过过滤器时,过滤器叶片上的网眼会捕捉到大量的纤维素颗粒。
一开始,较大的颗粒会首先被截留。随着时间的推移,在已有滤网的基础上再创建一层孔隙率更低的滤网,就会使更小的颗粒被这层新的滤网捕获,从而创建出孔隙率更低的新滤网。 不要把它想象成一层一层的纸屑,它更像是一种连续的随机扩散的颗粒。 大多数情况下,颗粒会穿过所有已形成的层,进行再循环,直到它们能够穿过并被截留。这就是为什么我们需要一定时间的再循环,直到这些颗粒都找到了落脚点。
理想流速
当流速达到理想状态时,滤饼应该是一层均匀的纤维素材料,全部覆盖在滤网上,这一原则同样适用于主过滤。
如果有一个适当的预涂层,并以足够的流速开始主过滤,颗粒的表现将是一样的,只是从一开始就不会有任何颗粒通过,因为纤维素预涂层起到了屏障的作用。主过滤中的每个颗粒都会在一定程度上保留在预涂层上。
但与此相反,也有其他不同的情况,预涂层没有很好地成型。这些情况可以在预涂层滤饼成型后或最终滤饼成型时看到。
低流速
第一个例子是流速过低。 如果流速过低,一旦我们开始向罐中注入纤维素浓度,问题就开始了,因为缓慢的水流无法均匀地将颗粒带入过滤器,使颗粒有机会沉降。这并不意味着颗粒会全部沉积在容器底部,而是颗粒不会均匀地分布在滤叶上。
这样一来,颗粒就会从下往上穿过网格。因此,颗粒层不是均匀地在网眼周围形成,而是从底部开始增长。微粒在到达网眼的较高层面之前,不会轻易被较低层面的微粒吸住(这并不是规则)。因此,四周都在形成蛋糕,但形成的速度并不相同。这样做的结果是,预涂层层就像一滴水。叶片底部的预涂膜很集中,而叶片顶部的预涂膜很薄,有时甚至没有预涂膜。
可以想象,这意味着很多问题,即使主过滤的流速很高,预涂层形成的不良滤饼也会给您带来问题。(让我们称之为 BS-P-D,意为 "糟糕的情况 - 预过滤")。
高流速
第二个例子:让我们以流速过高的预涂层滤饼为例,在这种情况下,问题不会立即出现。当纤维素混合物进入过滤容器时,颗粒会很好地散布在过滤器的所有可用面积上,当开始形成滤层时,问题就开始了。
被吸附(截留)的颗粒形成了第一层,只有大颗粒会留在过滤网中,记住,这些颗粒会形成一个孔隙率不同但较低的新层,考虑到新层是由长短粗细不均的纤维形成的,(从这里开始仔细观察)因此,每当纤维被截留,就会降低其周围区域的孔隙率,如果其他纤维被吸附在距离过滤网类似的距离上,这种情况就会以不同的等级发生。(请再次阅读/查看)。
因此,考虑到这一点,在理想的流速下,纤维有一定的自由度在滤饼周围流动,试图找到一个可以通过的区域,直到被截留。考虑到这一点,我们不难想象,在预涂层的某些区域,会有太多的颗粒相互挤压,以至于很快就会在这些区域形成极低的渗透性,从而导致部分堵塞。
我们会认识到这一点,因为滤饼会形成一个不均匀的铺展层,看起来就像海面一样,预涂层上到处都是小的凹陷区域,沿着波浪,较薄的区域,具有较低的渗透性(如果不是完全堵塞的话)。因此,影响了预涂层应有的名义过滤面积。(我们将进一步分析这对 3 种主要过滤方案的影响。
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Autor: 阿尔弗雷多-拉佩塔
联合导师 扬-赫尔曼斯