EN |

Search
Close this search box.
Search
Close this search box.
Search
Close this search box.
Search
Close this search box.

عواملی که در فیلتراسیون مایع باید در نظر گرفته شود.

برای انتخاب تجهیزات فیلتراسیون باید بسیاری از ملاحظات در نظر گرفته شود. هزینه‌های نصب باید با هزینه‌های عملیاتی سنجیده شود، همچنین هزینه‌های دفع پسماند نیز باید در نظر گرفته شود. آیا جریان پیوسته لازم است یا تجهیزات فیلتراسیون می‌تواند به طور متناوب کار کند؟ چنین عواملی نیاز به بررسی دارند تا اطمینان حاصل شود که روش فیلتراسیون مناسب برای کاربرد اجرا شده است.

تنوع محصولاتی که از یک جریان فرآیند مایع حذف می‌شوند به اندازه انواع فیلترهای طراحی شده برای حذف آن‌ها گسترده و متغیر هستند. محصولاتی که در کاربردهای تصفیه آب آشامیدنی حذف می‌شوند، اغلب از نظر اندازه در سایز مولکولی هستند. با این حال، بسیاری از کاربردهای دیگر فیلتراسیون مربوط به حذف مواد جامد مشخص از یک جریان فرآیند مایع است.

فیلترهای نوع سطحی (Surface-type) با استفاده از کارتریج‌های الیافی یا صفحه مشبک ساخته شده از سیم بافته شده یا پارچه، اغلب در این کاربردها استفاده می‌شوند. این مقاله به جای کل حوزه فیلتراسیون مایع، بر حذف این مواد جامد مشخص متمرکز خواهد بود.

محفظه فیلتر کیسه ای فولاد ضد زنگ FLOWLINE™ برای کاربردهای صنعتی، تجاری

انتخاب بهینه

هنگام تعیین و انتخاب فیلتر برای فرآیند های مایع در کاربرد صنعتی، با طیف وسیعی از فیلترها رو به رو هستیم. انتخاب بهینه در نهایت منجر به فناوری شده که به بهترین وجه نیازهای عملکردی و هزینه عملیاتی برنامه را برآورده می‌کند.

فیلترهای متداول شامل انواع مدیاهای قابل تعویض مانند فیلترهای کیسه‌ای (بگ)، کارتریج و فیلترهای خود تمیز شونده می‌باشد. هر کدام از فیلترها در مقایسه با سایرین دارای مزایا و معایبی می‌باشد و انواع مختلف آن برای کاربردهای متفاوت مناسب هستند.

فیلترهای خود تمیز شونده برای کاربردهای زیر مناسب می‌باشد:

  • فرآیند به حداکثر زمان کار یا وقفه کمی نیاز دارد.
  • هزینه‌های تعویض و دفع فیلترها زیاد است.
  • مایعات فرآیند ارزشمند هستند / یا قرار گرفتن در معرض مایع فرآیند برای کارگران یا محیط نامطلوب است.

انواع مختلفی از فیلترهای خود تمیز شونده وجود دارد، از جمله سیستم‌های شستشوی معکوس که با معکوس کردن جریان در یک مدیای فیلتر بازسازی می‌شوند و فیلترهای تمیز شونده به روش مکانیکی که از یک اسکراپر[۱] (خراشنده) برای پاک کردن فیزیکی ذرات از مدیا استفاده می‌کنند. از سیستم‌های فیلتر شستشوی معکوس خودکار می‌توان برای حذف جامدات معلق تقریباً یک میکرون یا بزرگتر استفاده کرد و بهترین عملکرد را با جریان‌های فرآیند مایع مشابه آب با سرعت جریان معمولاً چند صد تا چند هزار گالن در دقیقه دارد.

کاربردهای صنعتی

از جمله کاربردهای سیستم‌های فیلتر تمیز شونده مکانیکی مواردی است که ویسکوزیته یا غلظت جامدات بالا می‌باشد. اما معمولاً ظرفیت‌ سرعت جریان کمتری نسبت به واحدهای شستشوی معکوس دارند و در به دام انداختن ذرات ۲۵ میکرون و بالاتر بهترین عملکرد را دارند.

تمام فناوری‌های فیلترهای خود تمیز شونده فیلترهای فشار هستند (نیازمند یک حداقل فشار عملیاتی خاصی هستند) و جریان پسماند تولید می‌کنند که باید مجدد پردازش شده یا دفع شود. با این حال، سیستم‌های تمیزشونده مکانیکی معمولاً حجم کمتری از پسماند را به عنوان درصدی از کل نرخ جریان فرآیند تولید می‌کنند.

محفظه فیلتر کیسه ای PROLINE برای کاربردهای با حجم بالا و فرآیندهایی که نیاز به تعویض مکرر کیسه دارند.

سیستم‌های مدیا یکبار مصرف مانند فیلترهای کیسه‌ای و کارتریجی با ترکیبات مدیا و سرعت به دام انداختن ذرات مختلف موجود هستند. این سیستم‌ها راه‌حل‌های بسیار خاصی را که با واحدهای خود تمیز شونده عمومی‌تر در دسترس نیستند، امکان‌پذیر می‌کند.

به طور کلی، سیستم کیسه ­ای و کارتریج با مقدار سطحی که می‌توان برای کاربرد فیلتر اعمال کرد، محدود می شود. هر دو نوع نیاز به یک محفظه فیلتر دائمی برای نصب روی خط لوله فرآیند دارند که در طول عملیات فیلتر کردن، مدیا را نگه می‌دارد.

کیسه‌ها و کارتریج‌ها باید از موادی انتخاب شوند که با شیمی و دمای فرآیند سازگاری داشته باشند و بتوانند جامدات معلق را برای کاربردهایی که سرعت جریان کمتری دارد حذف کنند جایی که در آن­ها قرار گرفتن اپراتور در معرض مایع فرآیند مشکلی ندارد و حجم کمتری از مواد جامد باید حذف شود.

فیلترهای کیسه‌ای و کارتریج تقریباً از نظر قیمت مشابه بوده در حالی که سیستم‌های خود تمیز شونده هزینه اولیه بالاتری دارند. با این حال، کاربران باید کل هزینه‌های عملیاتی سیستم فیلتراسیون، نه صرفاً قیمت خرید اولیه  را در نظر بگیرند. هزینه‌های جایگزینی و دفع مدیاها، هزینه‌های نیروی کار، اتلاف مایعات فرآیند و زمان توقف سیستم باید در هنگام ارزیابی سیستم‌های فیلتراسیون لحاظ شوند.

فیلترهای کیسه‌ای ممکن است در بسیاری از شرایط مناسب‌ترین انتخاب باشند. این فیلترها با جذب مواد جامد در داخل کیسه مدیای فیلتر عمل می‌کنند، که معمولاً کم هزینه هستند و سطح کمتری نسبت به سیستم‌های کارتریج مشابه دارند. فیلترهای کیسه­ای با سطح بیشتر و راندمان فیلتراسیون بالاتر نیز در دسترس هستند.

به حداقل رساندن پسماند

فیلترهای کیسه‌ای کمترین هزینه سرمایه‌گذاری تجهیزات را دارند و به طور کلی در برابر بسیاری از شرایط فرآیندی مقاومت خوبی داشته و آن‌ها را به یک انتخاب خوب برای طیف گسترده‌ای از کاربردها تبدیل می کند.

به­عنوان مثال، در سیستم‌های ناپیوسته( batch ) کوچک، هزینه یک سیستم خود تمیز شونده ممکن است توجیه‌پذیر نباشد. در این نوع کاربرد، شرایط فشار فرآیند ممکن است الزامات سیستم‌های خودتمیزکننده را برآورده نکند یا تعویض کیسه ممکن است آنقدر نادر باشد که هزینه‌های دفع عامل مهمی در تصمیم‌گیری برای انتخاب نوع سیستم فیلتر نباشد.

فیلترهای کیسه‌ای معمولاً پسماند‌های جامد کمتری نسبت به فیلترهای کارتریجی تولید می‌کنند، بنابراین ممکن است در شرایطی که کاربران می‌خواهند حجم پسماند را به حداقل برسانند (مخصوصاً زمانی که پسماند‌ها خطرناک هستند) مناسب باشند.

فیلترهای کارتریج با گرفتن مواد جامد در قسمت بیرونی “sticks” مدیای فیلتر عمل می‌کنند. کارتریج‌ها از نوع نخ تابیده تا رزین باند  ارزان قیمت تا واحدهای چین دار با ظرفیت بالا که در بسیاری از انواع مدیاهای فیلتر موجود هستند، متغیر است. استانداردهای متعددی برای اندازه کارتریج و پیکربندی اتصال انتهایی آن وجود دارد. فیلترهای کارتریج می‌توانند انتخاب منطقی برای طیف گسترده‌ای از کاربردها با نرخ جریان متفاوت باشند که نیاز به گرفتن ذرات زیر میکرون دارند، از جمله غذا و نوشیدنی، مواد شیمیایی، رنگ و فیلتراسیون اسیدها و بازها. فیلتراسیون از طریق کارتریج ها همچنین می‌تواند یک انتخاب موثر برای کاربردهای دارویی و آب فوق خالص باشد. اگرچه فیلترهای کارتریج نسبت به فیلتر های کیسه ای پسماندهای جامد بیشتری تولید می‌کنند و نیاز به نیروی کار بیشتر برای تعویض مدیا دارند، اما قابلیت استفاده از مواد مختلف در ساختار آن موجب شده است که اغلب در کاربردهای دمای بالا که در آن مواد فلزی مورد نیاز است مورد توجه قرار گیرد.

در شرایطی که کاربر فیلتر کارتریج می‌خواهد به سیستم خود تمیز شونده تبدیل شود اما به هر دلیلی نمی‌تواند، فیلترهای کیسه‌ای ممکن است راه‌حل مناسبی ارائه دهند. فیلترهای کیسه‌ای ۱۰ تا ۱۵ برابر کمتر از کارتریج‌ها پسماند جامد تولید می‌کنند و برای تعویض مدیا به کار کمتری نیاز دارند.

همچنین، برخی از فیلترهای کیسه‌ای را می توان تمیز کرد و دوباره مورد استفاده قرار داد و هزینه های پسماند و دفع را بیشتر کاهش داد. فیلترهای کیسه‌ای می‌تواتند به همراه سیستم خود تمیز شوندگی هنگامی که مسئولان فرایند می‌خواهند مایع پسماند حاوی آلاینده‌های جامد را بازیافت کنند، استفاده شوند. نصب یک فیلتر کیسه‌ای در خط جریان پسماند، آلاینده را از این مایع حذف می‌کند و اجازه می‌دهد تا دوباره به فرآیند بازیافت شود.

واحدهای فیلتر چند کیسه‌ای و چند کارتریجی می‌توانند کاربردهای جریان بالاتر را با قراردادن تعداد مدیای فیلتر بیشتری در یک محفظه تحت فشار پوشش دهند. واحدهای چند کیسه‌ای زمان طولانی‌تری را بین تعویض کیسه‌ها فراهم می‌کنند، در حالی که برخی از واحدهای چند فیلتری با خارج کردن متوالی فیلترهای جداگانه برای شستشوی معکوس در حالی که فیلترهای دیگر به کار خود ادامه می دهند، عملکرد مداوم را ارائه می دهند.

عواملی که باید در نظر گرفته شوند
هنگام انتخاب فیلتر برای یک عملکرد خاص، معیارهای زیر باید در نظر گرفته شود:
• کیفیت فیلتراسیون مورد نیاز چیست؟
• شرایط فرآیند (جریان، فشار، دما) چیست؟
• آیا این یک فرآیند پیوسته است یا batch؟ حجم batch چقدر است؟
• ویژگی‌های ماده¬ی جامد در حال حذف چیست؟ (بزرگی ذرات چقدر است؟ آیا مواد خطرناک است؟ آیا می‌توان مواد در حال حذف را دوباره به جریان فرآیند در نقطه دیگری بازیافت کرد؟)
• هزینه‌های دفع پسماند چقدر است؟
• هر چند وقت یکبار کیسه‌ها یا کارتریج‌ها نیاز به تعویض دارند؟ آیا می‌توان حجم پسماند را با تغییر روش فیلتراسیون کاهش داد یا حذف کرد؟
• هزینه‌های کار و خرابی برای تعویض فیلتر یا کارتریج چقدر است؟
• آیا با تغییر روش فیلتراسیون می‌توان زمان خرابی را به حداقل رساند؟

هزینه‌های دور ریختن کیسه‌ها و کارتریج‌های دست دوم تقریباً نصف قیمت خرید است. با مایعات خطرناک، هزینه دفع می‌تواند به راحتی از قیمت خرید هم فراتر رود. هنگام مقایسه یک سیستم فیلتر کیسه‌ای یا کارتریج با یک سیستم خود تمیز شونده با محیط ثابت و دائمی، این هزینه‌های دفع باید لحاظ شود.
هزینه‌های غیر ضروری
بسیاری از بهره برداران ارتقای سیستم‌های فیلتراسیون موجود یا افزودن سیستم‌های جدید را هزینه‌ای غیرضروری می‌دانند. این قابل درک است زیرا مواد جامد در سیالات فرآیندی فقط گاهی باعث خرابی‌های فاجعه¬بار می‌شوند. اگر چه هزینه‌های پنهانی که توسط آلاینده‌ها ایجاد می‌شود قابل توجه است، در حالی که هزینه فیلتر و حذف آنها بسیار کم است و می‌توان به سرعت آن را بازیابی کرد.
در اینجا چند نمونه از موقعیت‌هایی وجود دارد که می‌توان به مزایای قابل توجهی دست یافت:
• در برخی کاربردهای صنعتی، بهره برداران از پیش فیلترهای بالادست سیستم‌های فیلتراسیون غشایی گران‌قیمت استفاده می‌کنند. پیش فیلتر، معمولاً یک کیسه یا فیلتر خود تمیز شونده است که با حذف جامدات معلق از آسیب و آلودگی فیلترها جلوگیری می‌کند.
• افزودن یک سیستم فیلتراسیون قبل از عبور مایع از نازل‌های اسپری مزایای متعددی دارد. فیلتراسیون مانع رسیدن ذرات جامد به نازل‌ها می‌شود و از سایش یا انسداد غیر ضروری جلوگیری می‌کند. حذف ذرات جامد همچنین از عبور ذرات آلاینده از نازل‌ها، داخل فرآیند یا روی محصولات جلوگیری می‌کند. الگوهای اسپری نمودن و کیفیت فرآیند را بهبود و عیب ها را کاهش میدهد.
• یک سازنده چاقو با افزودن فیلتر خود تمیز شونده از جنس فولاد ضد زنگ توانست از آب چاه به جای آب شهری برای خنک کردن دستگاه‌های قالب‌گیری خود استفاده کند. برای ایجاد این تغییر، آب چاه باید تا سطحی تمیز یا تمیزتر از آب شهر فیلتر می‌شد. سیستم خودتمیز شونده الزامات تصفیه آب شرکت را برآورده کرد و به آن اجازه داد سالانه ۲۵۰۰۰ دلار در هزینه‌های آب شهری صرفه‌جویی کند.
• در عملیات قالب‌گیری و اکستروژن پلاستیک، آب خنک‌کننده به آسانی ذرات ریز پلاستیک، رسوب آهک و ذرات معلق در هوا را می‌گیرد، به خصوص اگر آب خنک‌کننده در یک مخزن مرکزی نگهداری شود. حذف جامدات معلق از این آب خنک‌کننده منجر به کاهش تعمیر و نگهداری، خرابی، سایش تجهیزات و هزینه‌های آب و برق می‌شود. در نتیجه، زمان چرخه و نرخ تولید بالا باقی می‌ماند، در حالی که رد شدن به حداقل می‌رسد.

توجه دقیق، هنگام انتخاب یک سیستم فیلتراسیون مایع، مزایای بالقوه متعددی را ارائه می¬دهد. انتخاب عاقلانه فیلتر می تواند زمان توقف فرآیند را به حداقل برساند، هزینه های دفع پسماند را کاهش داده یا حذف کند، قرار گرفتن کارگران در معرض مایع فرآیند را محدود کند، زمان و هزینه نگهداری را کاهش دهد و کیفیت محصول را بهبود بخشد. در نتیجه، بررسی همه گزینه‌های فیلتراسیون موجود و شناسایی مناطق بالقوه که در آن افزودن یا ارتقاء فیلتراسیون می‌تواند باعث صرفه‌جویی در هزینه شود، مهم است.

[۱] scraper


لینک:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0015188215300926

نویسنده:Chris Rau

مترجم: فروغ خلیلی

تاریخ: آوریل ۲۰۱۵

FavoriteLoadingذخیره پست

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

12 − یازده =

Previous slide
Next slide