Фильтр-пресс для осветлительного фильтрования

 

Изобретение относится к оборудованию для фильтрования малоконцентрированных суспензий при их тонкой очистке от механических примесей и может быть использовано в химической, биохимической, гидрометаллургической и смежных отраслях промышленности. Фильтр-пресс содержит упорную и опорную плиты, соединенные между собой горизонтальными стяжками. Между упорной и опорной плитами размещен набор фильтровальных плит с фильтрующими перегородками. На опорной плите смонтирован механизм зажима плит, взаимодействующий с нажимной плитой. Фильтровальные плиты снабжены коллекторными отверстиями, дренажными элементами и углублениями, которые являются рабочими объемами камер фильтрования. В углублениях размещены поперечные выступы, образующие в камерах фильтрования зигзагообразные каналы, в которые при регенерации фильтрующих перегородок обратным током пропускают фильтрат. Изобретение решает задачу упрощения конструкции фильтр-пресса и улучшения его технологических и прочностных характеристик путем отказа от использования трудоемких и ненадежных деталей, которыми являются рамы. 2 з.п.ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к оборудованию для фильтрования малоконцентрированных суспензий при их тонкой очистке от механических примесей и может быть использовано в химической, биохимической, гидрометаллургической и смежных отраслях промышленности.

Известны фильтры для осветлительного фильтрования листового типа, содержащие корпус, в котором размещены фильтровальные элементы, выполненные в виде прямоугольных листов, обернутых фильтрующей перегородкой из ткани. При фильтровании жидкая фаза очищаемой суспензии проходит через фильтрующую перегородку, а примеси, которые ее загрязняют, задерживаются в порах фильтрующей перегородки и на ее поверхности. Со временем из-за накопления загрязнений скорость фильтрования снижается. Когда она упадет до предварительно заданного уровня, фильтрование прекращают и выполняют регенерацию ткани, для чего пропускают через ткань в противоположном направлении фильтрат или другую жидкость. Полученная вследствие регенерации суспензия содержит в сгущенном виде твердую фазу, которая раньше находилась в очищаемой суспензии. Поэтому, с целью обеспечения достаточной эффективности всей операции, для регенерации необходимо использовать минимальное количество жидкости, чтобы обеспечить максимальное сгущение (см. В.А. Жужиков. Фильтрование. "Химия", М., 1968 г., стр.337, 338).

Недостатком описанной выше конструкции является слишком большой объем корпуса фильтра, что приводит к необходимости использовать для регенерации очень большие количества жидкости и не позволяет получить высокий уровень сгущения твердой фазы очищаемой суспензии. Это, в свою очередь, приводит к увеличению нагрузки на последующую стадию ее окончательного обезвоживания и, как следствие, к дополнительным затратам энергии, материалов и труда.

Известны также фильтр-прессы рамного типа, содержащие упорную и опорную плиты, размещенные между ними на стяжках нажимную плиту и набор фильтровальных плит и рам, которые чередуются друг с другом. Между плитами и рамами установлены фильтрующие перегородки из ткани. Фильтр-прессы оснащены также механизмом зажима плит, который обеспечивает герметичность конструкции во время фильтрования (см. Каталог "Фильтры для жидкостей", часть II, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, Москва, 1991 г., стр.39-45).

Применение этих фильтр-прессов для осветлительного фильтрования позволяет резко повысить степень сгущения благодаря тому, что регенерация фильтрующих перегородок выполняется путем извлечения их из фильтр-пресса и стирки руками или в промышленной стиральной машине с использованием очень незначительного количества регенерирующей жидкости (чаще всего воды).

Недостатком указанных фильтр-прессов является необходимость значительных затрат времени и ручного труда для раскрытия фильтр-пресса после каждого цикла фильтрования, извлечения всех отработанных фильтрующих перегородок с их последующей стиркой, а также установки на их место новых фильтрующих перегородок. Особенно значительные проблемы возникают при обработке агрессивных или токсичных суспензий, так как в этих условиях необходимо свести к минимуму контакт с ними обслуживающего персонала. Кроме того, малая прочность одной из основных деталей фильтр-пресса рамного типа - рамы не позволяет использовать на нем достаточно большое давление фильтрования, что, в свою очередь, приводит к снижению производительности фильтра-пресса.

Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является фильтр-пресс для осветлительного фильтрования, содержащий упорную и опорную плиты, размещенные между ними на стяжках нажимную плиту и набор фильтровальных плит и рам, которые чередуются друг из другом. Между плитами и рамами установлены фильтрующие перегородки из ткани. При этом каждая рама оснащена коллекторными отверстиями: в нижней части - для подачи суспензии и в верхней части - для подачи промывочной жидкости. Кроме этого, внутри каждой из рам, которые при сжатии всего набора при помощи механизма зажима образуют камеры фильтрования, установлены горизонтальные пластины, соединенные между собой таким образом, что образуют переточный канал. Один конец этого канала соединен с коллекторным отверстием подачи суспензии, а второй - с коллекторным отверстием подачи промывочной жидкости. В верхней части каждой плиты предусмотрено коллекторное отверстие для отвода фильтрата (см. авт. свид. СССР 1717176, МПК В 01 D 25/12, опубл. в БИ 9, 1992 г.).

Известный фильтр-пресс работает следующим образом. Механизм зажима собирает в единый пакет набор плит и рам, при этом внутри рам образуются камеры фильтрования, которые по периметру ограничены стенками рамы, а по плоскостям привалочных поверхностей фильтровальных плит - фильтрующими перегородками. Исходная суспензия под давлением подающего насоса поступает в коллектор подачи суспензии и проходит через каналы в рамах внутрь камер фильтрования. За счет возникающего при этом перепада давления жидкая фаза суспензии проходит через поры фильтрующих перегородок и выводится через каналы отвода фильтрата, находящиеся в верхней части каждой плиты. Регенерация фильтрующих перегородок выполняется без раскрытия фильтр-пресса благодаря многократному пропусканию промывочной жидкости через переточные каналы вдоль поверхностей фильтрующих перегородок и смыва с них задержанных там частиц твердой фазы.

При этом, как и в предыдущих конструкциях, в данном фильтр-прессе объемы камер фильтрования находятся в полостях рам, что требует от последних значительной прочности. Таким образом, наиболее трудоемкая в изготовлении деталь - рама оказывается и наименее надежной в отношении прочности, что в значительной мере ограничивает максимально возможное давление фильтрования и максимально возможную производительность фильтр-пресса. Существенным недостатком известной конструкции является также необходимость использования в фильтр-прессе сразу двух сложных в изготовлении деталей - плит и рам, каждая из которых нуждается в дорогостоящей технологической оснастке в виде отдельных пресс-форм и другого специального оборудования.

В основу изобретения поставлена задача упрощения конструкции фильтр-пресса и улучшения его технологических и прочностных характеристик путем размещения переточных каналов для регенерации фильтрующих перегородок и рабочих объемов камер фильтрования в полостях фильтровальный плит, что позволяет отказаться от использования трудоемких и ненадежных деталей - рам.

Задача решается благодаря тому, что в фильтр-прессе для осветлительного фильтрования малоконцентрированных суспензий, содержащем упорную и опорную плиты, расположенные между ними на стяжках нажимную плиту и набор фильтровальных плит с установленными между ними фильтрующими перегородками, при этом фильтровальные плиты оснащены дренажными элементами, а также коллекторными отверстиями для отвода фильтрата и образуют при закрытии фильтр-пресса камеры фильтрования, устройства для регенерации фильтрующих перегородок, образующие в камерах фильтрования переточные каналы, каждый из которых соединен концами с коллекторными отверстиями подачи суспензии и промывочной жидкости, согласно изобретению, переточные каналы размещены непосредственно в фильтровальных плитах со стороны, противоположной дренажным элементам, а сами фильтровальные плиты снабжены коллекторными отверстиями для подачи суспензии и промывочной жидкости.

В одном из вариантов реализации изобретения переточные каналы образованы съемными вставками, размещенными в полостях фильтровальных плит.

Если фильтровальные плиты изготавливаются литьем или прессованием (например, при изготовлении плит из пластмасс), переточные каналы целесообразно выполнять заодно с телом фильтровальных плит.

Конструкция предлагаемого фильтр-пресса позволяет использовать вместо чередующихся плит и рам только плиты, которые выполняют функции обеих деталей одновременно. Это значительно упрощает его изготовление, а также позволяет в два с лишним раза повысить максимальное значение давления фильтрования, что существенно увеличивает производительность фильтр-пресса.

Изобретение иллюстрируется прилагаемыми чертежами: на фиг.1 изображен общий вид заявляемого фильтр-пресса; на фиг.2 изображена фильтровальная плита со стороны камеры фильтрования; на фиг. 3 изображен поперечный разрез фильтровальной плиты по А-А фиг.2 (увеличено); на фиг.4 показано сечение плиты по Б-Б фиг.2 через канал подачи суспензии (повернуто, увеличено); на фиг.5 показано сечение плиты по В-В фиг.2 через канал отвода фильтрата (повернуто, увеличено); на фиг. 6 показан вариант выполнения фильтровальный плиты со съемными вставками - сечение по Г-Г фиг.2 (повернуто, увеличено); на фиг.7 изображен фрагмент набора фильтровальных плит в разрезе; на фиг.8 схематически показан заявляемый фильтр-пресс в составе технологической установки, которая обеспечивает его работу в режиме осветлительного фильтрования.

Фильтр-пресс (фиг. 1) содержит упорную 1 и опорную 2 плиты, соединенные между собой боковыми горизонтальными стяжками 3. К упорной плите 1 прикреплены технологические коллекторные патрубки с установленной на них запорной арматурой 4. На опорной плите 2 смонтирован механизм зажима плит 5. Между упорной 1 и опорной 2 плитами размещен набор фильтровальных плит 6, каждая из которых снабжена собственной фильтрующей перегородкой 7 (фиг.3, 4, 5), а также нажимная плита 8 (фиг.1).

Фильтровальная плита 6 представляет собой плоскую прямоугольную пластину 9 (фиг.2), которая по своим углам оснащена четырьмя коллекторными отверстиями 10, 11, 12 и 13. По периметру плиты с обеих ее сторон имеются привалочные поверхности 14, которые используются для герметизации набора плит во время выполнения технологических операций цикла работы фильтр-пресса. Одна из сторон фильтровальный плиты 6 (фиг.3) внутри пространства, ограниченного привалочной поверхностью 14, выполнена в виде дренажного элемента 15, расположенного вровень с последней, стыкуется с фильтрующей перегородкой 7 при закрытом фильтр-прессе (фиг.7) и служит для отвода фильтрата. Коллекторные отверстия 10, 11 (фиг. 2, 5) фильтровальной плиты 6 соединены с дренажным элементом 15 при помощи специальных каналов 16 (фиг.5). С противоположной стороны фильтровальной плиты 6 внутри ее привалочной поверхности 14 выполнено углубление 17 (фиг.3), которое является рабочим объемом камеры фильтрования и предусмотрено для заполнения очищаемой суспензией и другими технологическими жидкостями во время работы фильтр-пресса. На донной поверхности 18 (фиг. 3, 6) углубления 17 установлены поперечные выступы 19, верхушки 20 которых размещены, как и дренажный элемент 15, вровень с привалочной поверхностью 14 этой стороны фильтровальной плиты 6. Указанные выступы 19 по очереди примыкают то к правой 21, то к левой 22 сторонам углубления 17 (фиг.2), и создают, таким образом, в рабочем объеме камеры фильтрования единый зигзагообразный канал, входной и выходной концы которого соединяются через переточные отверстия 23 (фиг.2, 4) соответственно с коллекторными отверстиями 12 и 13 фильтровальной плиты 6 (фиг.2).

На фиг.3 показан вариант, когда поперечные выступы 19, образующие зигзагообразный канал, изготовлены в виде съемных вставок отдельно от фильтровальной плиты 6 и прикреплены к ней, например, при помощи винтов 24 с потайными головками 25 (фиг.6).

На фиг.7 показан вариант, когда поперечные выступы 19 выполнены заодно с телом фильтровальных плит 6 при изготовлении последних литьем или прессованием.

Для обеспечения работы в режиме осветлительного фильтрования с регенерацией фильтрующих перегородок без раскрытия фильтр-пресса последний укомплектован коллекторной линией 26 подачи очищаемой суспензии, сборником 27 для сбора сгущенной суспензии, насосом 28, коллекторной линией 29 подачи промывочной жидкости, а также коллекторными линиями 30 и 31 подачи и отвода сгущенной суспензии (фиг.8).

Фильтр-пресс работает следующим образом.

При включении механизма зажима плит 5 (фиг.1) нажимная плита 8 собирает и сжимает фильтровальные плиты 6 вместе с размещенными между ними фильтрующими перегородками 7 в единый герметичный пакет (фиг.7). При этом с одной стороны каждой фильтрующей перегородки 7 (на фиг.7 слева) располагается дренажный элемент 15 одной из фильтровальных плит 6, а с другой стороны образуется камера фильтрования, рабочим объемом которой служит углубление 17 в соседней фильтровальной плите.

Малоконцентрированная очищаемая суспензия поступает в фильтр-пресс по коллекторной линии 26 (фиг. 8) под давлением соответствующего насоса (на чертежах не показан) и, проходя через коллекторные отверстия 13 и переточные отверстия 23 (фиг.2), заполняет все камеры фильтрования 17. За счет возникающего при этом избыточного давления жидкая фаза проходит через поры фильтрующих перегородок 7 в дренажные элементы 15 фильтровальных плит 6 и отводится через оба коллекторные отверстия отвода фильтрата 10, 11. Твердая фаза в виде загрязнений задерживается внутри фильтр-пресса и накапливается на фильтровальных перегородках 7. При повышении давления фильтрования до предварительно заданного значения операция фильтрования прекращается и осуществляется регенерация фильтрующих перегородок. Для этого по коллекторной линии 29 (фиг.8) за счет соответствующего переключения технологической арматуры 4 подается промывочная жидкость, например, часть полученного фильтрата. При этом количество промывочной жидкости может составлять 1,5-2 рабочих объемов камер фильтрования фильтр-пресса. Указанная промывочная жидкость проходит через фильтрующие перегородки 7 противотоком в направлении, противоположном предыдущей операции фильтрования, и вымывает с пор указанных перегородок большую часть задержанных там загрязнений. Полученная при этом сгущенная суспензия собирается в сборнике 27.

Далее без раскрытия фильтр-пресса производят переключение технологической арматуры 4 и перекрывают линии отвода фильтрата через коллекторы 10, 11 (фиг. 2, 5). После этого с помощью насоса 28 (фиг.8) через коллекторную линию 30 в фильтр-пресс подают сгущенную суспензию из сборника 27 как рабочую жидкость для дальнейшей регенерации фильтрующих перегородок 7. При этом сгущенная суспензия с коллекторной линии 30 попадает через коллекторные отверстия 12 и переточные отверстия 23 (фиг.2, 4) в зигзагообразные каналы, созданные поперечными выступами 19 в камерах фильтрования фильтровальных плит 6. Двигаясь по указанным зигзагообразным каналам, сгущенная суспензия проходит вдоль фильтрующих поверхностей перегородок 7 и смывает с них остатки загрязнений, после чего через соответствующие переточные отверстия 23 и коллекторные отверстия 13 выводится из фильтр-пресса и возвращается через коллекторную линию 31 в сборник 27. Длительность этой операции составляет не более 10 минут, и после ее завершения фильтр-пресс может вновь работать в режиме фильтрования. Полученный сгущенный продукт направляют на дальнейшую переработку.

Описанный выше пример лишь иллюстрирует использование изобретения и не ограничивает возможности применения последнего в других схемах осветлительного фильтрования, где регенерацию фильтрующих перегородок осуществляют без раскрытия фильтр-пресса. Так, например, эффективность регенерации можно существенно повысить, если пропускать сгущенную суспензию по зигзагообразным каналам в противоположных направлениях, т.е. периодически меняя направление движения промывочной жидкости путем переключения соответствующей технологической арматуры. Возможно также использование при этой операции пульсаций и тому подобное.

Конструкция заявляемого фильтр-пресса позволяет существенно упростить его изготовление и повысить эксплуатационные показатели за счет увеличения давления фильтрования, обеспечивает высокую эффективность работы при тонкой очистке малоконцентрированных суспензий.

Формула изобретения

1. Фильтр-пресс для осветлительного фильтрования малоконцентрированных суспензий, содержащий упорную и опорную плиты, расположенные между ними на стяжках нажимную плиту и набор фильтровальных плит с установленными между ними фильтрующими перегородками, при этом фильтровальные плиты оснащены дренажными элементами, а также коллекторными отверстиями для отвода фильтрата, и образуют при закрытии фильтр-пресса камеры фильтрования, устройства для регенерации фильтрующих перегородок, образующие в камерах фильтрования переточные каналы, каждый из которых соединен концами с коллекторными отверстиями подачи суспензии и промывочной жидкости, отличающийся тем, что переточные каналы размещены непосредственно в фильтровальных плитах со стороны, противоположной дренажным элементам, при этом коллекторные отверстия для подачи суспензии и промывочной жидкости в указанные переточные каналы выполнены в фильтровальных плитах.

2. Фильтр-пресс по п. 1, отличающийся тем, что переточные каналы образованы съемными вставками, размещенными в полостях фильтровальных плит.

3. Фильтр-пресс по п. 1, отличающийся тем, что переточные каналы выполнены заодно с телом фильтровальных плит.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8