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Descrição
Os Filtros de Folhas Verticais são bastante semelhantes aos Filtros de Placas Horizontais, com exceção da orientação dos elementos filtrantes que são verticais, em lugar de horizontais. Eles são usados para polimento de suspensões com conteúdo de sólidos muito baixo, de 1-5 %, ou para filtração de bolo com uma concentração de sólidos de 20-25%.
Como o Filtro de Placa Horizontal, os Filtros de Folha Verticais também são muito adequados para manusear materiais inflamáveis, tóxicos e corrosivos, uma vez que eles são autoclavados e projetados para ambientes perigosos, quando se requer pressão alta e operação segura. Igualmente, eles podem ser facilmente recobertos para aplicações nas quais temperaturas quentes ou frias devem ser preservadas. Estas características não são possíveis em Filtros-prensa, que requerem a abertura das placas à atmosfera e seu deslocamento, uma por uma, para permitir a descarga do bolo ao término de cada ciclo.
Os maiores Filtros de Folha em vasos horizontais, têm uma área de filtração de 300 m2, e em vasos verticais 100 m2, ambos projetados para uma pressão operacional de 6 bar (veja na seção abaixo).
Vasos
A suspensão é bombeada, sob pressão, em um vaso dotado de uma pilha de folhas verticais, que servem como elementos filtrantes. Cada folha tem um pescoço localizado centralmente em sua base, no qual é inserido um tubo que coleta o filtrado. A folha é construída com costelas em ambos os lados, para permitir o fluxo livre de filtrado para o pescoço, e é coberta com telas de malhas grossas que apóiam a malha mais fina de um tecido metálico, ou pano filtrante, que retém o bolo.
O espaço entre as folhas pode variar de 30-100 mm dependendo das propriedades de formação do bolo e a habilidade do vácuo para segurar um bolo espesso e pesado na superfície da folha vertical.
Vasos
Há dois tipos de configuração de vasos:
Vasos verticais
Vasos horizontais
Na maioria dos processos em química fina, as folhas são dispostas em vasos verticais, enquanto os vasos horizontais são usadas nas indústrias de processo mais pesadas, como a preparação de enxofre em plantas de ácido fosfórico. As folhas dentro dos tanques horizontais podem ser posicionadas ao longo do eixo do tanque, ou perpendicular a ele.
A fim de otimizar o volume do tanque para a área de filtração máxima, a largura das folhas é graduada de modo que elas se ajustem ao contorno circular do tanque. Isto também reduz o volume de resíduos da polpa que cerca as folhas.
Os recipientes são providos com aberturas de descarga de torta altamente seguras, para garantir o lacre do tanque sob pressão. A torta que se acumula nas folhas pode ser descarregada como uma lama espessada úmida, ou como um bolo seco. Para bolos úmidos a vasilha normalmente terá uma saída pequena, equipada com uma válvula, enquanto que para bolos secos a abertura é grande e a fechadura tranca eletricamente, ou hidraulicamente, com uma cunha.
A cobertura do topo dos vasos verticais freqüentemente é inclinada para permitir a remoção das folhas da pilha por cima. É uma boa prática projetar uma armação especial para apoiar uma folha que seja removida do vaso.
Parafusos especiais de abertura rápida são dispostos ao redor da cobertura, de forma que a tensão é assegurada durante a operação, mas permite a abertura fácil quando se requer o acesso à pilha.
Descarga da Torta
Uma das vantagens do Filtro de Folha Vertical, quando comparado ao Filtro de Placa Horizontal, é que as tortas apartam-se facilmente do meio filtrante. Em tais casos, não é necessário incorporar meios para ajudar a descarga, pois a gravidade lançará a torta e deixará ela cair para a abertura de descarga. Para as tortas que não descarregam facilmente, um mecanismo especial que vibra a pilha inteira é incorporado e isto, na maioria dos casos, vai soltar a torta. Porém, deve se tomar cuidado com este método de forma que a torta não atravesse entre os dois pratos adjacentes, pois isto prejudicará a sua descarga.
Há situações em que a torta é disposta em tanques ou re-suspensa para tratamento adicional e, nestes casos, bicos especiais oscilantes com jato de alto impacto, varrem a superfície do meio e canalizam a torta pela saída de descarga. Este bicos também servem para lavar o meio filtrante e desalojar partículas que entopem a tela de metal, ou pano.
Critérios de Seleção
Os Filtros de Folhas Verticais são mais adequados para as seguintes situações:
Quando é requerido um espaço de chão mínimo, para grandes áreas de filtração.
Quando os líquidos são voláteis e não podem ser sujeitados a vácuo.
Quando há risco de contaminação ambiental por tortas tóxicas, inflamáveis, ou voláteis, podem ser incorporados mecanismos de descarga especialmente seguros.
Quando é requerida alta claridade do filtrado, em aplicações de polimento.
Quando da manipulação de salmouras saturadas que requerem temperaturas elevadas, o tanque pode ser encamisado a vapor.
Quando a torta pode ser descarregada tanto seca, ou como uma lama espessada.
Eles deveriam ser selecionados com cuidado:
Quando o bolo é espesso e pesado e a pressão não é suficiente para segurá-lo na folha.
Quando telas de malha grossas são usadas, a etapa de filtração deve ser precedida com um pré-revestimento para reter bolos com partículas finas. A pré-cobertura com uma capa fina de diatomita ou perlita não é uma operação simples e deve ser evitada sempre que possível.
Vantagens
O pano, ou tecido das telas de malha que cobrem as folhas dos tanques horizontais, podem ser facilmente acessadas uma vez que a pilha é puxada para fora da vasilha. Isto permite lavar manualmente o meio filtrante com jato de alto impacto, no caso de o bolo atravessar entre as folhas. Em tanques verticais, o cabeçote de cobertura deve ser desparafusado e removido, para se ter acesso a pilha de folhas.
São mecanicamente simples, já que não há nenhuma glândula complexa lacrando, ou mancais.
Desvantagens
É necessário um pé-direito alto para desmantelar as folhas nos vasos verticais.
Um grande espaço de chão é requerido, para descarregar a torta nos vasos horizontais.
O esvaziamento do vaso entre a filtração da torta, lavagem e secagem, requer o difícil monitoramento da pressão dentro do recipiente, para assegurar que o bolo se prende nas velas.
Seqüência Operacional
A operação de um Filtro de Folha Vertical de Pressão é um trabalho intensivo e requer uma manipulação complexa de válvulas, de modo que as instalações atualmente, são, na maioria dos casos, completamente automatizadas.
Pré-cobertura
A etapa de pré-cobertura só é feita nos seguintes casos:
Quando os contaminantes são gelatinosos e pegajosos, a capa de pré-cobertura forma uma barreira que evita entupimento do pano. Igualmente, a interface entre a pré-capa e o pano solta-se facilmente e assim o bolo descarrega, deixando o pano limpo.
Quando um filtrado claro é requerido imediatamente após o ciclo de filtração começar, caso contrário, deve ser empregada a recirculação até um filtrado claro ser obtido.
Filtração
Quando a fase de pré-cobertura é completada, a polpa do processo é bombeado no filtro, o bolo formando é retido nas folhas, e o filtrado flui para posterior processamento.
Quando os sólidos são finos e reduzem a velocidade de filtração um auxiliar-de-filtração é adicionado a suspensão alimentada para aumentar a permeabilidade do bolo. Porém, deve ser lembrado de que a adição de auxiliares de filtração aumenta a concentração de sólidos na alimentação e assim ocupa um volume adicional entre as folhas, aumentando a quantidade de bolo.
Em todas as aplicações em que o bolo é o produto, a pré-cobertura e os auxiliares de filtração não podem ser usados, porque eles se misturam e descarregam junto com o bolo.
Consulte a seção Filtros de Pressão para detalhes adicionais sobre pré-cobertura e a adição de auxiliares de filtração.
Remoção de Resíduos
Tão logo o ciclo de filtração termina, ar ou gás é soprado no vaso e o resíduo de polpa, ao redor das folhas, é empurrado e deslocado para baixo até alcançar a parte mais baixa da pilha de folhas. Neste ponto, o resíduo de polpa restante é evacuado de volta ao tanque de alimentação, por um tubo especial submerso localizado na parte mais funda da carcaça, de forma a esvaziá-la completamente de suspensão.
Secagem da Torta
O ar continua atravessando a torta até a umidade residual ser reduzida a um mínimo e a torta ser considerada, em termos práticos, seca.
Descarga da Torta
Neste momento a pressão do ar é relaxada, a saída da torta é aberta e a pilha de folhas é vibrada para descarregar a torta. A abertura de saída de torta deve ser interligada a um sensor de pressão, para evitar que seja aberta sob pressão.
Em alguns filtros, o pano ou tela de malha, pode ser lavado com água após a descarga da torta, para desalojar e remover qualquer resíduo de torta aderida ao meio.
Manutenção
O Filtro de Folha Vertical de Pressão requer atenção regular para os dispositivos de segurança e características de automatização que acompanham os filtros modernos.
O espaço sobre o filtro deveria ter um dispositivo elevatório e um pé-direito suficiente para erguer cada folha e move-la horizontalmente para um local adjacente ao tanque do filtro. É recomendável que se tenha uma montagem especial para segurar a folha para manutenção. Também deve ser alocado espaço para a cobertura que tanto pode ser dobrada ou removida.
Os componentes principais que requerem atenção são:
O tanque de filtro tem que estar aferido conforme um código de Vasos de Pressão, como ABNT, e conferido periodicamente como requerido pelos regulamentos de segurança.
A válvula de alívio de pressão, localizada no topo do tanque, deve ser conferida para funcionamento de emergência.
Os anéis de vedação, entre os pescoços das folhas e a tubulação de coleta do filtrado.
A gaxeta de vedação que calafeta o cabeçote de cobertura do topo, de grande diâmetro. As extremidades devem ser cortados em ângulo, para assegurar uma selagem perfeita.
Os parafusos que fecham o cabeçote dobrável de cobertura.
A limpeza do vidro do visor de filtrado, que habilita a inspeção on-line ou visualmente, da claridade de filtrado.
A braçadeira que impossibilita a abertura da descarga de torta, quando o vaso ainda está sob pressão.
O guindaste de apoio, sobre o filtro, deve puxar verticalmente as folhas sem que elas batam na parede de tanque.
A condição do meio filtrante, pano, ou tela de malha, deve ser inspecionada periodicamente para assegurar que eles não estão danificados.
A abertura no topo do cabeçote deve permitir a evacuação livre de ar.
O filtro não deve ficar muito cheio com torta, porque isto causa arqueamento das folhas; por isso, elas devem ser conferidas periodicamente.
