"Шесть Сигма" подход к оценке технологий вакуумной фильтрации

Соответствующие процедуры тестирования помогают направлять выбор вакуумного оборудования фильтрации и обеспечить оптимальную работу оборудования.

Твердой и жидкой фаз может быть достигнуто путем давления или вакуума фильтрации в пакетном или непрерывном режиме. Как правило, после фильтрации, торт необходимо промыть, а затем высушивают до спецификаций. Технологический процесс выбора зависит широком диапазоне параметров, включая характер твердых тел (размер кристалла и распределения, формы и типа), жидкости (температуры, вязкости и природы), а сам процесс. В этой статье рассматривается использование непрерывной индексации фильтр вакуум пояса (CI-ВПЗ) в качестве замены для ручной фильтр-прессов и предлагает понимание технологии отбора 1 завода.

Завод специальных химических использует несколько фильтр-прессов для производства различных дорогостоящих продуктов в виде тонких торты фильтра. Каждый блок, содержащиеся 136 пластин с общей площадью фильтр 4400 м ^ 2 ^ SUP (440 м ^ 2 ^ SUP). К сожалению, завод испытывает широкий спектр операционных и технологических проблем:

* Чрезмерное использование жидких стирать и требования высокие показатели стирки, чтобы удовлетворить проводимости спецификации

* Высокое содержание влаги в выбрасываемой торт требуется больше времени сушки

* Частые фильтра информации ослепление привело к высоким затратам на техническое обслуживание changeouts

* Ручные процессы, такие, как выполнять торта из фильтр-пресса, поднял эксплуатационные расходы

* Трудности в обработке мокрый торт разряда требуется частое вмешательство оператора

* Смешивания маточного раствора и промыть фильтратов увеличил расходы на перегонки жидкости и восстановления.

ШАГ 1. Разработка критериев эффективности и выбрать технологии и высокие оценки

Инженеры завода приняли Шесть Сигма подход к совершенствованию процесса фильтрации, что участие замене существующего оборудования с центрифуги, фильтры nutsche или вакуумные фильтры пояса (ВПЗ при перемещении лоток, резиновые пояса и непрерывной индексации конструкций). Критерии оценки включают в первоначальный непрерывной работы, многократной стирки этапах в прямом и противотоком режимов, легкость очистки, торт сжатия, термической сушки возможности для восстановления сухих твердых тел и свести к минимуму количество сушильного оборудования (например, снижение капитальных затрат на проект).

Первоочередное внимание было высокой сжимаемости продукта торт. На nutsche фильтр-бар, этот торт потребует долгого времени цикла и потенциально приводить к ткани ослепление. Инженеры подозревают, что центрифуг бы подобный цикл времени и ослепительный вопросов. Другим важным требованием было тщательное мытье торт. Тесты показали, что центрифуги и фильтр-сушилки, не удовлетворяют этому критерию. С ВПЗ встретил первых двух целей, а также работают в непрерывном режиме, он был назначен в качестве предпочтительной технологии. Инженеров, затем сравнили три доступных технологий ВПЗ, чтобы найти один, который наиболее подходит для их применения. Таблица 1 иллюстрирует этот процесс принятия решений, которые привели к выбору CI-ВПЗ системы для дальнейшего настольные и опытно-промышленные испытания.

1 приведены оперативные особенности CI-ВПЗ, а на диаграмме 2 показан процесс технологии. Раствор непрерывно подается сверху и распределяется равномерно на индексацию (или периодически движущегося) горизонтальные пояса. Иными словами, ткань двигалась во время кормления фильтра и остановился во время перерыва обезвоживания получены вакууме. Фильтрата стоков через пояс, а торт осуществляется по пояс и разряжать в конце. Скорость движения ленты и во время высыхания зависит от желаемых характеристик торта и может быть изменен, чтобы получить наилучшие результаты.

Как CI-ВПЗ работает

Вакуумные лоток дизайна. Изготовлены из синтетического материала, нержавеющая сталь, Hastelloy или аналогичных металлов, вакуумные лотки находятся под ленточный фильтр. Для индексирования фильтры, они разделены на сегменты, или зон, каждая из которых связана отдельно фильтрата многообразии. Потому что лотки устанавливаются в месте, жидкой матери и мыть фильтраты могут быть восстановлены и повторно индивидуально и / или рекуперации и повторного использования, что позволяет более эффективно общей работы. Ленточный фильтр никогда не трогает поддоны, что позволяет на длительный срок ленточные.

Ткань движения. Ткань фильтра периодически перемещается со скоростью переменной пояса. Движение происходит при вакууме на фильтрата труб выпускается быстрого открытия и закрытия затворов (называемый также запорной арматуры), а пояс ленте.

Пояс механизмов. CI-ВПЗ устраняет необходимость в резиновые ремни и перевозчика двигатель для перемещения фильтра. В отличие от других движущихся конструкций лотка не требует дополнительного оборудования, например, рельсы, ролики и гибкие шланги pressurevacuum рейтингом, который находится в рамках ленточный фильтр. Для прерывистого ленточных фильтров, извлечение ролика тянет пояс вперед, а замок ролика ограничивает нижний пояс разделе. Передал полотно длиной извлекается из устройства хранения пояса. После извлечения ролика возвращается в исходное положение, блокировка ролика выпущено и устройства хранения пояс занимает ткань фильтра назад снова.

Два противоположных пар роликов держать ленточный фильтр на курсе. Если лента движется от заданного пути, ремень края датчик дает сигнал к замедлению ролика натяжения на стороне в бедственном положении. Вторая пара возвращается ролика ремня свою намеченную позицию.

Мойка торт. Фильтрационной корки проходит один или несколько этапов разведения или перемещение стиральная когда ремень остановился, чтобы очистить загрязнения, приостанавливается или раствориться в его поры. Когда пояс остановился, механизм "съемные поток" для газов и жидкостей, по сути, максимально стирки и сушки эффективности. Моющие средства и стиральные фильтратов с противоточной промывки, а также различных жидких сред для извлечения или ионно-обменных процессов, подаются на фильтр совместно в настоящее время или countercurrently через распределение и подача каналов или форсунки. Кроме того, если ремень остановлена, фильтрационного осадка можно мыть в определенной зоне. В случае необходимости, вакуум процесса может быть отложено, чтобы стиральная СМИ проникнуть корки.

Доставка и восстановления мыть жидкостей. После моющей жидкости вытесняет остаточного матери фильтрата торт, результирующая мыть фильтрат проходит через коллектор для утилизации или дальнейшей обработки. В соответствии с требованиями процесса, мать и мыть фильтраты могут быть объединены или доставлены отдельных цистернах.

Обезвоживания и сушки фильтр торт. После нормальной фильтрации и промывки этапов, различных систем обезвоживания могут быть использованы для сухих продуктов. Когда фильтр торт листья вымыть первую зону, он насыщен жидкостью. В процесс обезвоживания, который начинается, когда пирог полностью насыщается, вакуум применяется для преодоления капиллярного давления в торт. Сушка воздух проходит через поры, как они открываются и уменьшает влажность.

Выгрузка корки. Индексация ленточных фильтров выплачивать часть корки при лобовом накормить более отклонения ролик в задней части ленточные. Остаток на хранение в бункер, как добыча ролика возвращается в исходное положение.

Очистка фильтра происходит в нижнем течении камеры промывки и проводится только тогда, когда ремень находится в движении. Как правило, полотно наносится интенсивно торт сторону, обратную сторону или с обеих сторон и, при необходимости, сухое вакуумной системой. Это максимизирует жизни фильтровальной ткани и проницаемости для обеспечения эффективной работы фильтра пояса.

CI-ВПЗ единицы могут быть закрытыми, защитой от пыли, либо давление жесткой создания инертной атмосферы или газовым одеялом и изготавливаются из нержавеющей стали, Hastelloy, синтетического или железобетонных синтетических компонентов, в зависимости от растворителей, твердых веществ, температуры и т.д. всего Операция пневматические и управляется программируемым логическим контроллером (PLC) или распределенной системы управления (DCS), что минимизирует установка, обслуживание, воды и дозирования время процесса загрузки.

ШАГ 2. Лабораторные исследования поведения с Pocket-Лиф фильтра

Настольная тестирование сокращает разрыв между теорией и практикой и инициирует процесс проектирования оборудования. Одним из полезных настольный фильтр системы под давлением кармана лист фильтр (PLF), которая похожа на воронке Бюхнера (рис. 3). В рамках проекта мы обсудили, предварительные настольные Испытания проводились в лаборатории поставщика с использованием PLF с 20 см2 площадью фильтрации. Число элементов, необходимых для точного тестирования PLF, в том числе:

* Данные о безопасности материала (MSDS) на все материалы

* 4,000-8,000 мл представитель подачи материала для каждого образца для испытания

* 2000 мл мыть материал для каждого мытья

* 1,000-4,000 мл закрытом контейнере со смесителем для подготовки исходного материала до каждого запуска

* Некоторые 250-500 мл контейнеров для подачи материала, фильтрат, свежий материал, мыть и мыть фильтратов

* Малые контейнеры для фильтрационной корки

* Масштаб, который измеряет количество грамм

* Вакуумные печи или другого документа / оборудование, чтобы проверить процент сухого вещества в навозной жижи корм, фильтрат (маточного раствора) и промойте фильтрата, а также процент влаги в фильтре торт через Карл-Фишер анализа или альтернативную технику.

* Перчатки и дыхательные аппараты

* Регулируемые воздуха или газа, которыми можно управлять в 90 фунтов на квадратный дюйм

* Расходомер на воздухе и газоснабжение, чтобы расхода для измерения в процессе сушки шаг

* Теплоносителя (горячей нефти, пара или охлаждающей жидкости)

* Источник вакуума

* Конкретной испытательной аппаратуры для измерения данных, таких как электропроводность, размер частиц после завершения цикла тестирования и т.д.

PLF процедуры тестирования и результаты

1. Давления или вакуума фильтрации. Цель этого испытания состоит в минимизации вакуумный цикл фильтрации и сокращения времени и / или ликвидировать количество твердых веществ (штрафы) потеряли в фильтрат. Предварительно измеряется количество шлама добавляется в верхней части аппарата, вакуум применяется, а количество фильтрата от времени записывается.

Для тонкой торт технологии фильтрации, торт глубинах может варьироваться от 5 до 25 мм. Максимальная толщина торт для блока PLF составляет 150 мм. Вакуумной фильтрации испытаний, проведенных в данном случае показал, что 8-10-мм пирог производится с 7-мкм (размер пор) фильтрующего материала соответствует целям.

2. Перемещение стирки. PLF имитирует plugflow перемещения стирки, что происходит в CI-ВПЗ. Эта процедура производится после фильтрации шаг и призвано свести к минимуму мыть отношений, последовательно заседании проводимости спецификации. Измеряется количеством промывной жидкости добавляется в заранее вымыть отношения (не нарушая торт) и давления и времени измерения. Один или несколько мыть испытания могут проводиться на той же или другой жидкости, умываться. Инженеры изучили влияние температуры наряду с прямой и противоточной промывки. Переслать поток стиральная примерно в 60 ° C оказалась оптимальные условия процесса.

3. Торт прессования. CI-ВПЗ могут быть разработаны с учетом механическое устройство, которое сжимает торт, когда лоток останавливается. PLF имитирует этот механизм с "прессования вилка", которая приводится в движение давлением азота в процессе сушки шаг и сжимает торт на фильтрующий материал. Из-за сжимаемости торт в рамках нынешнего исследования, сжатие не была успешной.

4. Сушка. Продукта сушки в PLF проверяется дует окружающей температуры или горячего газа через торт, или, как в этом случае, создавая вакуум. Оба судна куртку и пиджак базы нагреваются до имитации производственной единицы. Вакуум поддерживается на постоянном уровне, а объем прокачки газа измеряется от времени. После заданного времени сушки, торт удаляется, а его глубина, вес и влажность измеряются. Несколько итераций, необходимых для определения оптимального времени и конечной влажности. В этом случае, торт был легко удаляются из фильтра средств массовой информации при отсутствии остаточной пятки.

5. Результаты и анализ. После завершения этих испытаний, технологи анализа данных и написать отчет. Этот документ содержит резюме, тестирование цели, методы испытаний и сооружений, испытания (в виде таблицы), результаты испытаний (в письменной и графической форме, в том числе фильтрации и сушки кривых), рекомендации технологического оборудования и процедуры масштабирования и любые другие "Путь вперед" шаги.

На основании испытаний PLF и рекомендации, опытно-промышленные испытания проводятся. Лучше всего выполнить эти эксперименты на заводе сайт с помощью фактической подачи материала из реактора, а также фактические стирки и сушки средств массовой информации, условий эксплуатации и т.д. Очень важно, чтобы инженер, который провел PLF также проводит испытания опытно-промышленных испытаний . Это будет гарантировать, что процедуры и тестирование "трюков", работающих в benchscale будут сохранены.

ШАГ 3. Расчет масштабов Параметры

Поставщиков и шести Sigma команды клиента выбрал наиболее представительных результаты тестирования scaleup расчетов. Масштабов процедура включает в себя набор уравнений, в которых: F является фильтром, л / м ^ 2 ^ SUP мин Vis объем образца, L, P является производство, л / мин; т ^ е ^ к югу , т к югу ^ W ^ и т ^ ^ Sub-D являются фильтрации, общая стирка и сушка общей раза, соответственно, мин; ^ ^ к югу PLF это область из кармана лист фильтр; ^ ^ е югу является искомым площадью фильтрации для данного производства ставки; ^ W ^ к югу и к югу ^ г ^ являются стиральные и сушильные районах, соответственно, к югу ^ ^ т является общей площадью фильтрации, необходимых для удовлетворения новых дебит (площадь в м ^ SUP 2 ^).

ШАГ 4. Выполните опытно-промышленных испытаний на сайт клиента

Предварительные тесты и scaleup расчеты показали, что продукт может быть восстановлен с вакуумной фильтрации, промывают 20% сокращение мыть отношений (во время встречи проводимости потребностей) и высушивают до желаемого торт. Области ленточных фильтр, необходимых для удовлетворения производства составил рассчитывается как 18 м2. Летчик-промышленных испытаний провел на площадке заказчика к: подтвердить эти фильтрации, промывки и сушки; установить необходимый размер CI-ВПЗ; обнаружить тенденции торт формы трещин или экспонат переработки и обработки изменчивости вопросы, а также позволяют операторов, чтобы увидеть CI-ВПЗ в эксплуатацию.

Дизайн опытное CI-ВПЗ на основе технологических параметров, конструкционный материал пояса и другие соображения. В настоящем исследовании, 2 единицы испытаний было предложено - 0,3 м ^ 2 ^ SUP "под ключ" блок из нержавеющей стали и содержащиеся в жилищное строительство под давлением инертного газа и 0,8 м ^ 2 ^ SUP "под ключ" блок полностью выполнена из полипропилена и спортивные открытый дизайн. Они были оснащены вакуумным насосом кольца, приемник фильтрата танков, перекачивания жидкости и рециркуляции насосы, приборы, а также с пневмоприводом системы управления, которая, для пилотных испытаний, позволяет легко устанавливать без учета электрической классификации здания

С сдерживания была не требуется, команда выбрала 0,8 м ^ 2 ^ SUP дизайна. В таблице 2 приведены формы сбора данных, используемых в экспериментальных испытаний. Scaleup расчеты для промышленного производства были проведены в соответствии с формулами. 1-5. Вычисленное значение ^ ^ т к югу затем увеличить, добавив в области подачи и разгрузки поддонов. Из этих испытаний экспериментальных масштабах, было установлено, что 18-м ^ ^ SUP 2 CI-ВПЗ, в том числе встроенный фактор безопасности для увеличения производства, отвечают текущим и будущим потребностям производства завода.

ШАГ 5. Установить пилотной системы CI-ВПЗ

CI-ВПЗ в настоящее время производит проверку продукта и удовлетворение производственных задач предприятия. Время с момента поставки через установку, ввод в эксплуатацию механических, водно-дозирования и процесса запуска была примерно три недели. По сравнению с пресс-440 м2 фильтр, CI-ВПЗ обеспечивает улучшение эффективность промывки для повышения качества продукта, и значительно ниже, эксплуатацию и техническое обслуживание. Рентабельность инвестиций был осуществлен в 3-6 месяцев.

Барри Перлмуттер

BHS-FlLTRATlON вкл.

BARRYA. Перлмуттер является президентом BHS-фильтрации Инк (9123-115 Монро Rd; Charlotte, NC 28270, телефон: (704) 845-1190, факс: (704) 845-1902; Веб-сайт: <A HREF = "http:// www.bhs-filtration.com "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.bhs-filtration.com </ A>), дочерней компании BHS-Sonthofen GmbH. Он имеет более чем 23-летним опытом в области фильтрации и сушки и опубликовал и выступал с лекциями по всему миру теории и приложений для химической, фармацевтической и экологической промышленности. Перлмуттер начал свою карьеру в охране окружающей среды США. Он получил степень бакалавра по химии в Albany State Univ., Степень магистра по инженерной школы в Вашингтоне Univ. и степень магистра Univ. Иллинойс.