Трубчатые центрифуги

Трубчатые центрифуги применяют для очистки лаков от частиц, имеющих плотность больше плотности лака. В связи с высокой вязкостью лаков, даже нагретых до 60-80°С и необходимостью отделения весьма тонких частиц для очистки лаков используют центрнфуги с фактором разделения f> 10000, часто называемые сверхцентрифугами. Ротор сверхцентрифуги пред­ставляет собой трубу диаметром 100~150 мм и длиной 400~800 мм. Он может вмещать небольшое количество осадка. Удаление осадка осуществляется вручную, для чего ротор выни­мают из корпуса центрифуги. Поэтому на трубчатых центрифу­гах очищают лаки, содержащие не более 1 % осадка. Получае­мые в барабане осадки, благодаря высокому фактору разделения, с обычно содержат 35-40% жидкой фазы.

Для очистки лаков применяют сверхцентрифуги во взрывобез­опасном и герметичном исполнении.

На рис. 4 показана конструкция центрифуги типа ОТР. Трубчатый ротор 3 , подвешен­ный на тонком длинном вале 2, приводится во вращение от электро­двигателя с помощью ременной передачи: Внутри ротора установ­лена (неподвижно по отношению к стенкам барабана) трехлопа­стная крыльчатка 4, исключающая угловое вращение жидкости относительно стенок барабана. Ротор центрифуги помещен в станину 1 , служащую одновременно кожухом. В нижней части ротора имеется отверстие, через которое по питающей трубке по­дается лак. Осадок осаждается на стенках ротора, а очищен­ный лак поступает из ротора - в приемную камеру 5. При отложении осадка на стенках ротора уменьшается эффективный радиус. Когда он снизится до 25~30мм, ротор вынимают и чистят вручную.

Рис. 4. Устройство трубчатой осветляющей центрифуги (ОТР):

1- станина; 2 - вал ; 3- трубчатый ро­тор; 4 --крыльчатка; 5 - приемная каме­ра; 6 -шкив двигателя; 7 - натяжной ролик.

2-

Основные достоинства трубчатых осветляющих центрифуг:

низкое содержание лака в осадке и отсутствие необходимости во вспомогательных материалах или сменных фильтрующих эле­ментах. К недостаткам следует отнести: ручную очистку ротора и сравнительную сложность конструкции.

Наряду с трубчатыми суперцентрифугами, саморазгружаю­щимися от осадка, находят применение сепараторы-осветлители (рис. 5). Основным конструктивным элементом таких сепара­торов является пакет конических тарелок 2 в пространстве которых происходит отделение жидкой фазы, от твердой. Расположение тарелок в пакете на небольшом расстоянии друг от друга обеспечивает значитель­ную интенсивность процесса разделения благодаря небольшому пути осаждения частиц дисперсной фазы и максималь­но развитой поверхности осаждения, превышающей поверхность осаждения центрифуг во много раз.

 

Рис. 5. Схема сепаратора-осветителя;

1 - корпус; 2 - пакет тарелок; 3 - грязевое прост­ранство

 

Для алкидных и фенолоформальдегидных лаков наиболее часто применяют двухступенчатую очистку. На первой ступени (рис. 6) для лаков, нe требующих вызревания, обычно устанавли­вают сверхцентрифугу, а на второй ступени - патронные фильтры. Иногда для двухступенчатой очистки применяют патрон­ные фильтры с большим размером пор на первой ступени и с малым размером пор на второй. Для ускорения процессов центрифугирования и фильтрования лаки нагревают до 40~80 С.

 

 

Рис. 6. Принципиальная. схема двухступенчатой очистки лаков:

1- смеситель; 2 -шестеренчатые насосы; 3 - приемные баки; 4 - теплообменник; 5~ напорный бак; 6- центрифуга; 7 - приемный бак фильтрата; 8 - патронный фильтр; 9 -приемник готового продукта

Объемные фильтры

Объемные фильтры (или более точно фильтрующие элементы) являются пористыми пластинами, трубами (картриджами, трубками) или мешками различной толщины. Используется широкий круг материалов; примерами могут служить прессованные отливки плит из целлюлозного волокна, намоточные изделия из волокон, скрепленных синтетической смолой для картриджей, и игольчатый войлок для рукавных фильтров. Механизм, лежащий в основе объемного фильтрования, заключается в прохождении отделяемых частиц в поры и удержании их, адсорбционном или механическом, в хаотическом лабиринте. Частицы, которые не проходят в поры, задерживаются поверхностным фильтрованием (отсеиванием). В отличие от постоянного размера ячеек, который является основной характеристикой сит, средний размер пор в фильтрах менее важная характеристика из-за абсолютно другого механизма разделения и широкого разброса размера пор. Вместо этого основной характеристикой объемных фильтров является удерживающая способность, которая может быть определена экспериментально. Удерживающая способность зависит не только от конкретного фильтрующего элемента, но и от характера примесей и от физических условий фильтрации (скорость потока, разница давлений и температур) .

Под удерживающей способностью (абсолютной) мы подразумеваем размер частиц (в мкм), для которого применимо следующее правило:

• частицы, которые больше, чем удерживающая способность, практически полностью отделяются; большинство частиц, меньших, чем удерживающая способность, проходят.

Удерживающую способность не следует смешивать со степенью разделения. Последняя описывает массовую долю примесей, отделенных фильтрованием.

Важной рабочей характеристикой при фильтровании является разница давлений на верхней и нижней сторонах фильтрующего слоя. Она должна быть возможно ниже и не должна резко возрастать при фильтровании.

На практике особенно важно иметь в виду, что элементы объемного фильтрования не только отделяют частицы, но и сами выделяют частицы компонентов, например частицы волокна. Эту проблему можно решить введением стадии поверхностного фильтрования (сита) на выходе потока.

Лаки, требующие вызревания, сначала выдерживают в приемниках (отстойниках) не только для отделения грубых ча­стиц, но главным образом для осуществления в них агрегации коллоидных частиц и образования нерастворимых частиц. При отстаивании, нерастворимых частиц в приемниках осадок имеет вы­сокое содержание лака, который затем разделяю с помощью объемной фильтрации.

 

ПАТРОННЫЕ ФИЛЬТРЫ

В патронных фильтрах фильтровальные элементы имеют форму цилиндров с большим отношением длины к диаметру. Такие фильтры изготовляются с патронами керамическими, металлокерамическими, тканевыми, из волокни­стых материалов, щелевыми, сетча­тыми. Для очистки лаков применяют патронные фильтры со сменными фильтровальными элементами одно­разового использования (фильтры «Кюно»). В патронных фильтрах «Кюно» сменные фильтровальные элементы представляют собой толстостенные короткие твердые трубки, выдерживающие давление 0,6-1,1 МПа. Они имеют диаметр 70-100 мм, высоту 250-300 мм, толщину 20-30 мм и изготовляются из природных (шерсть, целлюлоза). или синтетических (вискоза, нитрон) волокнистых материалов, пропитанных фенолоформаль­дегидными или другими олигомерами. Волокна в фильтровальном патроне образую, сложную гетеропористую структуру, котоpaя создает благоприятные условия для задерживания частиц. Боль­шая толщина пористой стенки патрона исключает проскок круп­ных частиц, как это имеет место в сетчатых фильтрах. Патроны выпускаются с определенными размерами пор - от 1 до 125 мкм. Тонкие частицы проникают глубоко в поры патронов, их не удает­ся удалить обратным потоком жидкости, поэтому патроны исполь­зуются однократно.

. На. рис. 9 изображен патронный фильтр со сменными фильтро­вальными элементами.

Рис. 9. Патронный фильтр со сменнымн фильтровальными элементами (типа «Кюно» ):

 

Пропускная способность фильтровального элемента одно­разового использования зависит от содержания и размеров не­растворимых частиц в лаке, размеров пор и самого патрона и других факторов. При фильтровании под давлением 0,6 МПа и температуре лака 60-80 С пропускная способность на один эле­мент может колебаться от 100 до 1000 кг; для алкидных лаков она составляет 200-400 кг.

Достоинство патронных фильтров - хорошая степень очистки лаков, не требующих вызревания; основные недостатки: значи­тельный расход дорогостоящих фильтровальных элементов, их ручная замена, ограниченная производительность единичного ап­парата.

Для развития поверхности фильтрования патронного фильтра в него помещают большое число фильтровальных элементов. Разработана конструкция автоматизированного батарейного патронного фильтра, в которой автоматически осуществляется замена отработанных фильтровальных патронов, промывка фильтр-патронов и их продувка для удаления из пор промывной жидкости.

В настоящее время патронные фильтры «Кюно» широко применяются для очистки лаков. Они эффективны при низ­ком содержании нерастворимых частиц, т. е. при большой про­пускной способности фильтровального элемента одноразового использования.