Фильтрация, как одна из базовых технических задач, встававших перед человеком, и фильтры, как основной прибор для ее осуществления, насчитывают историю своего развития, соизмеримую с историей развития самого человека, или, по крайней мере, той ее частью, что сохранилась в виде записей и артефактов прошлого. И за это время фильтры прошли долгий путь от простейших приспособлений до сложных агрегатов, вобравших в себя достижения различных наук. Но и тем не менее главная задача осталась неизменной – отделение жидкой фазы от содержащейся в ней твердой.
К настоящему времени разнообразие конструкций фильтров весьма велико, и различные виды отличаются как по конструкции, так и по принципу действия. В свою очередь свечные или патронные фильтры представляют собой интересное сочетание корпуса достаточно простой конструкции и фильтрующих элементов, нередко созданных с использованием современных материалов и технологий, а также работающих на основе более прогрессивных методов фильтрации. Такое сочетание делает их достаточно гибкими в использовании, позволяя сочетать простоту изготовления и обслуживания оборудования вместе с высокой эффективностью очистки.
Конструкция
Для примера рассмотрим наиболее распространенный вариант свечного фильтра, корпус которого выполнен из обечайки с коническим днищем и плоской или эллиптической крышкой, поскольку процесс фильтрации происходит под давлением. Вверху корпуса располагается вертикальная перегородка, разделяющая внутреннее пространство и имеющая отверстия, в которых размещаются фильтрующие элементы, также называемые фильтрующими свечами или патронами. Таким образом, общее устройство фильтра получается достаточно простым и в каком-то смысле типичным для всего класса. Отличия же в основном затрагивают количество фильтрующих элементов и их конструкцию, а также набор штуцеров и место их установки. Сам корпус может, как жестко крепиться на раме, так и располагаться на подвижной платформе, если габариты и вес это позволяют.
В свою очередь сами фильтрующие элементы, как выполняющая основную функцию деталь, могут значительно отличаться по конструкции и используемым материалам. В первую очередь это зависит от свойств самой фильтруемой жидкости, а также от содержания и состава твердой фазы в ней. Каждая отдельная свеча работает независимо от других и по факту представляет собой отдельный фильтр, поэтому и конструктивно они выполняются самодостаточными. Для примера рассмотрим распространенный вариант намывной свечи с проволочной спиралью.
Основу свечи составляет перфорированный цилиндр, выступающий в роли жесткого каркаса, а отверстия необходимы для свободного прохождения фильтрата. Снизу патрон закрывается крышкой, а сверху крепится к трубной решетке. На цилиндр надевается спираль из профильной витой проволоки таким образом, чтобы зазор между рядом стоящими витками был около 50 мкм, хотя эта величина может опять же таки различаться в разных фильтрах. Свеча с такой конструкцией служит основой, на которую намывается слой фильтрующего материала, в роли которого может выступать диатомит, перлит, кизельгур и т.д.
Принцип действия
Свечные фильтры работают в периодическом режиме, то есть процесс фильтрации разбивается на циклы, состоящие из четко определенных стадий, что напрямую связано с необходимостью удаления осадка со свечей, в течение чего фильтрация невозможна. Однако применение высокой автоматизации процесса позволяет проводить весь цикл фильтрования практически без вмешательства человека, что в значительной мере упрощает эксплуатацию.
Для наглядности в качестве примера работы рассмотрим описанный выше фильтр. Чтобы он мог начать выполнять свою основную функцию, на поверхности свечей необходимо создать фильтрующий слой. Для этого в отдельной емкости готовится суспензия фильтрующего материала, такого как кизельгур, который затем намывают на свечи с помощью циркуляции насосом. Далее происходит непосредственно фильтрация, для чего жидкость с механическими примесями подается через входной патрубок в цилиндрическую часть фильтра, после чего под давлением она начинает проникать сквозь фильтрующий слой внутрь свечей, а примеси остаются на поверхности патрона. Фильтрат поступает в верхнюю часть аппарата, отделенную от нижней с помощью трубной перегородки, и затем выводится из установки через выходной патрубок.
При достижении определенной толщины слоя осадка на свечах фильтрацию прекращают, и начинается этап регенерации фильтрующих элементов. Для этого фильтрующий слой вместе с осадком удаляется механическим способом, обратной продувкой или гидравлической промывкой, после чего цикл фильтрации может быть воспроизведен заново. Конкретный метод удаления осадка зависит от типа свечи, используемого фильтрующего материала, свойств осадка и т.д.
Конечно же, этапы работы могут отличаться у разных свечных фильтров. Так если используются керамические элементы, то никакого намывания фильтрующего слоя им не требуется, поскольку в качестве такой фильтрующей перегородки выступает слой керамики. В других случаях свечи вообще не подлежат регенерации и попросту заменяются на новые после выработки своего ресурса работы.
Преимущества и недостатки
Свечные фильтры являются востребованным и распространенным оборудованием, чем способствует ряд их преимуществ:
Фильтры данного типа отличаются высокой надежностью, что в немалой степени обусловлено отсутствием в конструкции сильно нагруженных или подверженных повышенному износу элементов. Исключение могут составлять только сами свечи, но принцип их установки в фильтре также позволяет без лишних сложностей проводить замену свечей по мере необходимости. Помимо этого нельзя не упомянуть компактность установки. Поскольку вся конструкция обычно имеет ярко выраженную вертикальную ориентацию, занимаемая ей площадь оказывается меньше в сравнении с аналогичными фильтрами другой конструкции, а возможность размещения на подвижной платформе делает ее мобильной. Этот фактор особенно полезен в случае небольших производств, когда один и тот же фильтр можно по необходимости перемещать и встраивать в различные технологически цепочки. Современные фильтрующие установки часто представляют собой целый агрегат, оснащенный автоматической системой управления, что позволяет минимизировать вовлеченность человека в процесс.
За все это приходится расплачиваться и рядом недостатков. Так при эксплуатации намывных фильтров, использующих недорогой фильтрующий материал, возникает и необходимость его утилизации. Помимо этого сам процесс намыва должен быть организован должным образом во избежание неравномерности образующегося фильтровального слоя. И наконец, изготовление фильтрующих элементов также может оказаться достаточно сложным и дорогостоящим, что, однако, нередко окупается меньшими эксплуатационными затратами.
Применение
Фильтры данного типа используются достаточно широко, но наибольшее распространение они получили в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. Их используют в процессах получения антибиотиков, вакцин, лактозы, растительного масла и многого другого. Отдельно нужно упомянуть виноделие, пововарение и в целом производство слабых и крепких алкогольных напитков, где фильтрация с помощью намывных свечных фильтров является одной из ключевых стадий. В химической промышленности свечные фильтры также смогли занять свое место, и их с успехом применяют при производстве различных катализаторов, пластификаторов, металлов, кислот, кремнийорганических соединений и т.д. Также свое применение свечные фильтры нашли в таких областях как машиностроение для очистки моторных масел, и водоочистка.
Расположение | В помещении |
Мин температура окружающей среды, °С, | +5 |
Макс температура окружающей среды, °С | +37 |
Мин относительная влажность, % | 40 |
Макс относительная влажность, % | 75 |
Барометрическое давление окружающей среды в месте установки | 99 |
Назначение: | Очистка масла от мех примесей |
Среда: | минеральное масло - 100% |
Общий расход кг / ч: | 22500 (+10%) |
Расход жидкости в кг / ч: | 22500 |
Молекулярный вес г / кмоль: | 860-900 |
Вязкость cSt: | 4-35 |
Режим работы | непрерывный |
Содержание частиц механических примесей на входе и их максимальный условный диаметр г/л и мкм | 0,1 (0,01 % масс) >20-25 |
Расчет фильтра- сосуда: | согласно ASME-коду Sec.VIII Div.I |
Расчетное давление: -1/6 бар изб | -1/6 бар изб |
Расчетная температура: +150 ° C | +150 ° C |
Рабочее давление: 4,5 бар изб | 4,5 бар изб |
Рабочая температура: +90 +120 °C | +90 +120 °C |
Гидростатическое испытательное давление: 8 бар изб | 8 бар изб |
Максимум. допустимая дифф давление: 4 бар | 4 бар |
Диаметр корпуса фильтра: 1500 мм | 1500 мм |
Площадь фильтрации: 40 м2 | 40 м2 |
Количество картриджей- свечей 88 | 88 |
Длина свечи: 1750 мм | 1750 мм |
Шаг свечных элементов: 120 мм | 120 мм |
Количество регистров свечей: 12 | 12 |
Сосуд: | SS 304 (нерж сталь) |
Свеча: | SS 304 (нерж сталь) |
Регистр: | SS 304 (нерж сталь) |
Фланцы корпуса: | CS покрытая SS |
Фланец штуцера: | SS 304 |
Фильтрующий материал: | полиэстер 5 мкм |
Прокладка крышки: | Viton |
Фильтрующий сосуд диаметром 1500 мм из нержавеющей стали SS 304 со стандартным уплотнением прокладка Viton. Предусмотрены болты и механизм механической грузоподъемной балки для открытия крышки.
N1: | вход продукта 100 NB |
N2: | выход 50 NB |
N3: | дренаж 500 NB |
N4: | датчик давления 50 NB |
N5: | воздух / вентиляция 40 NB |
N6: | продувка азотом 50 NB |
N7: | Присоединение предохранительного клапана 50 NB |
NB (nominal bore- номинальный внутренний диаметр)
Выходные регистры
Фильтр оснащен 12 выходными регистрами, на которые закреплены свечи.
Свечи
88 шт. свечей, каждая длинной 1750 мм из нерж стали 304. Свечи вставлены в полиэфирный чулок.
Разгрузочный клапан мех загрязнений
Клапан-бабочка с пневматическим приводом 6 бар изб двойного действия, дисковый тип, класс ASA 150 подходит для монтажа между фланцами ANSI B 16.5 (RF).
Материал корпуса: | CI |
Материал трим части: | SS 304 (нерж сталь) |
Седло: | Витон |
Размер: | 500 мм |
Катушка электромагнитного клапана: | взрывозащищенная |
Покрытие
Внутри и снаружи: пассивированные поверхности из углеродистой стали, окрашенные в подходящий цвет
Конструкция корпуса фильтра | по ASME ч. V III разд.I |
Расчётное давление | -1/6 бар изб. |
Расчётная температура | 150°C |
Рабочее давление | 4 бар изб. |
Рабочая температура | 25-35°C |
Давление гидростатического испытания | 8 бар изб. |
Макс. допустимый перепад давления (∆ p) | 4 бар |
Диаметр корпуса фильтра | 2000 мм |
Площадь (поверхность) фильтрации | 100 м2 |
Количество фильтрэлементов | 156 шт. |
Длина фильтрэлемента | 2500 мм |
Шаг фильтрэлементов (свечи) | 120 мм |
Кол-во выходных коллекторов | 14 |
Макс. объем кокса | 2500 л |
Корпус | SS 304 |
Фильтрэлемент (свеча) | SS 304 |
Выходной коллектор | SS 304 |
Фланцы корпуса | SS 304 |
Фланцы штуцеров | SS 304 |
Фильтрующий материал | PP |
Уплотняющая прокладка крышки | EPDM |
Сосуд фильтра диаметром 2000 мм из нержавеющей стали SS 304 со стандартным уплотнением EPDM. Люк с поворотно-откидным устройством.
N1 | Вход продукта Ду 125 |
N2 | Вход продукта Ду 50 |
N3 | Сток (дренаж) Ду 700 |
N4 | Манометр Ду 80 |
N5 | Вент./Вытяжка Ду 25 |
N6 | Датчик верхнего уровня 1” NPT |
N7 | Датчик нижнего уровня 1” NPT |
N8 | Датчик избыточного давления 1/2” NPT |
Фильтр имеет коллектор из 14 штуцеров отходящих от каждой свечи.
В фильтре применяется 156 свечей длинной 2500 мм из стали SS 304, из фильтрующего материала PP.
Поворотная заслонка, класс ASA 150. Монтажа между фланцами ANSI B 16.5 (RF), двойного действия с пневмоприводом с подачей сжатого воздуха 6 бар изб.
Материал корпуса СI
Материал затвора SGI
Седло Силикон
Размер 700 мм
Обмотка электромагнитного клапана взрывозащищённое исполнение
Включен ЗИП на 2 года эксплуатации.
Конструкция корпуса фильтра | по ASME ч. V III разд.I |
Расчётное давление | -1/6 бар изб. |
Расчётная температура | 150°C |
Рабочее давление | 4 бар изб. |
Рабочая температура | 45-55°C |
Давление гидростатического испытания | 7,8 бар изб. |
Макс. допустимый перепад давления (∆ p) | 4 бар |
Диаметр корпуса фильтра | 2200 мм |
Площадь (поверхность) фильтрации | 127 м2 |
Количество фильтрэлементов | 198 шт. |
Длина фильтрэлемента | 2500 мм |
Шаг фильтрэлементов (свечи) | 120 мм |
Кол-во выходных коллекторов | 16 |
Макс. объем кокса | 3100 л |
Корпус | SS 304 |
Фильтрэлемент (свеча) | SS 304 |
Выходной коллектор | SS 304 |
Фланцы корпуса | SS 304 |
Фланцы штуцеров | SS 304 |
Фильтрующий материал | PP |
Уплотняющая прокладка крышки | EPDM |
Сосуд фильтра диаметром 2200 мм из нержавеющей стали SS 304 со стандартным уплотнением EPDM. Люк с поворотно-откидным устройством.
N1 | Вход продукта Ду 125 |
N2 | Вход продукта Ду 50 |
N3 | Сток (дренаж) Ду 700 |
N4 | Манометр Ду 80 |
N5 | Вент./Вытяжка Ду 25 |
N6 | Датчик верхнего уровня 1” NPT |
N7 | Датчик нижнего уровня 1” NPT |
N8 | Датчик избыточного давления 1/2” NPT |
Фильтр имеет коллектор из 16 штуцеров отходящих от каждой свечи.
В фильтре применяется 198 свечей длинной 2500 мм из стали SS 304, из фильтрующего материала PP.
Поворотная заслонка, класс ASA 150. Монтажа между фланцами ANSI B 16.5 (RF), двойного действия с пневмоприводом с подачей сжатого воздуха 6 бар изб.
Материал корпуса СI
Материал затвора SGI
Седло Силикон
Размер 700 мм
Обмотка электромагнитного клапана взрывозащищённое исполнение
Включен ЗИП на 2 года эксплуатации
Технический департамент: info@intech-gmbh.ru, тел. +7 (499) 261-08-45.
Центральный сайт компании Интех ГмбХ
Филиал компании в Казахстане – ТОО "Интех СА"