Nel moderno panorama della produzione industriale, i filtri (macchine filtranti) sono diventati apparecchiature fondamentali indispensabili, svolgendo un ruolo cruciale nella separazione dei solidi-liquidi, nella purificazione dei fluidi e nel miglioramento della qualità dei prodotti. Utilizzando mezzi di filtrazione fisica per ottenere una separazione efficiente di solidi e liquidi, questi dispositivi versatili sono ampiamente utilizzati nei settori chimico, farmaceutico, dell'industria leggera, alimentare, della lavorazione dei minerali, del carbone, del trattamento delle acque e in molti altri settori. Con le loro diverse strutture, dimensioni ridotte, funzionamento flessibile, alta efficienza e modalità di lavoro chiusa, i filtri sono diventati la prima scelta per le aziende che perseguono la riduzione dei costi, il miglioramento dell'efficienza e il miglioramento della qualità.
Il principio di funzionamento dei filtri: struttura semplice, separazione efficiente
Il principio di funzionamento di base di un filtro è conciso ma pratico e si basa sull'effetto di separazione dei mezzi di filtrazione e sulla forza trainante della differenza di pressione per ottenere la separazione dei solidi-liquidi. Un filtro semplice è composto da un contenitore diviso in camere superiore e inferiore da un mezzo di filtrazione-i mezzi comuni includono schermi, reti, carta, tessuto filtrante, membrane e altro. Durante il funzionamento il liquido da filtrare viene iniettato nel filtro attraverso il tubo di ingresso. Sotto una certa pressione, le impurità solide nel filtrato vengono trattenute dal mezzo filtrante attraverso filtrazione meccanica o filtrazione per adsorbimento, mentre il liquido puro scorre attraverso il mezzo filtrante, esce dal filtro attraverso il tubo di uscita della camera inferiore e infine ottiene il filtrato con le impurità rimosse.
Vale la pena notare che il liquido deve superare la resistenza quando passa attraverso lo strato residuo del filtro e il mezzo filtrante. Pertanto, una differenza di pressione tra i due lati del mezzo filtrante è una forza trainante essenziale per realizzare la filtrazione. Selezionando mezzi di filtrazione con dimensioni dei pori diverse, le aziende possono ottenere un filtrato che soddisfa gli standard di contenuto di impurità richiesti, adattandosi ai diversi requisiti del processo di produzione. Durante il processo di filtrazione, i residui del filtro accumulati sulla superficie del mezzo filtrante si addensano gradualmente per formare un pannello filtrante, che aumenta la resistenza del liquido che passa attraverso e riduce la velocità di filtrazione. Quando la camera del filtro è piena di residui del filtro o la velocità di filtrazione è troppo lenta per soddisfare le esigenze di produzione, l'operazione di filtrazione deve essere interrotta in tempo per pulire i residui del filtro o sostituire direttamente il mezzo di filtraggio. Inoltre, in base agli effettivi requisiti di flusso della linea di produzione, i filtri possono essere progettati in strutture a singolo-bag/core o multi-bag/core per garantire un funzionamento stabile ed efficiente dell'intero processo di produzione.
Classificazione dei prodotti dei filtri: classificati in base alla domanda, adatti a scenari diversificati
I filtri hanno una varietà di metodi di classificazione, che sono principalmente suddivisi in base al modo di ottenere la forza motrice della filtrazione, gli oggetti della filtrazione e la precisione della filtrazione. Ogni tipologia di filtro ha le proprie caratteristiche e scenari applicativi, consentendo alle aziende di fare scelte mirate in base alle proprie esigenze produttive.
Classificazione in base alla forza motrice della filtrazione
In base ai diversi modi per ottenere la forza motrice della filtrazione, i filtri possono essere suddivisi in tre categorie: filtri a gravità, filtri a vuoto e filtri a pressione. I filtri a gravità si affidano alla gravità del liquido stesso per ottenere la filtrazione, con struttura semplice e basso consumo energetico, adatti a scenari con bassi requisiti di filtrazione e piccola capacità di elaborazione; i filtri per vuoto utilizzano la pressione negativa per formare una differenza di pressione, che ha un'elevata efficienza di filtrazione ed è ampiamente utilizzata nella lavorazione dei minerali, nell'industria chimica e in altri settori; i filtri a pressione utilizzano la pressione positiva per favorire la filtrazione dei liquidi, con un'elevata velocità di filtrazione e un buon effetto di separazione, che è il tipo più comunemente utilizzato nella moderna produzione industriale.
Classificazione per oggetti di filtraggio
A seconda dei diversi oggetti di filtrazione, i filtri si dividono in filtri per liquidi e filtri per gas. I filtri per liquidi vengono utilizzati principalmente per la purificazione e la filtrazione di vari liquidi (come acqua, olio, prodotti chimici, ecc.), che è l'argomento centrale di questo articolo; i filtri per gas vengono utilizzati per la filtrazione di gas di scarico industriali, aria compressa e altri gas per rimuovere le impurità solide nel gas e proteggere le apparecchiature successive e gli standard di emissione di protezione ambientale.
Classificazione per precisione di filtrazione
Dalla bassa all'alta precisione, i filtri possono essere suddivisi in filtrazione grossolana, filtrazione di precisione, apparecchiature di ultrafiltrazione e apparecchiature per osmosi inversa. Tra questi, la filtrazione grossolana e la filtrazione di precisione sono quelle più utilizzate nella produzione industriale e ci concentreremo sulle loro caratteristiche e applicazioni:
- Filtrazione approssimativa (filtrazione multi-media)La filtrazione approssimativa, nota anche come filtrazione multi-media, utilizza uno o più mezzi di filtraggio. Sotto una certa pressione, l'acqua torbida con elevata torbidità passa attraverso materiali granulari o non-granulari di un certo spessore per rimuovere efficacemente le impurità sospese e chiarire l'acqua. I mezzi filtranti comuni includono sabbia di quarzo, antracite, sabbia di manganese, ecc. La filtrazione grossolana viene utilizzata principalmente per la rimozione della torbidità nel trattamento dell'acqua, acqua dolce, pre-trattamento dell'acqua pura e altri collegamenti e la torbidità dell'effluente può raggiungere meno di 3 gradi. Tuttavia, la sua precisione di filtraggio è limitata, quindi viene generalmente utilizzato come pre-filtro (stadio anteriore) per rimuovere prima le impurità delle particelle di grandi dimensioni,-proteggere le successive apparecchiature di filtraggio ad alta-precisione e prolungare la durata dell'apparecchiatura.
- Filtrazione di precisione (filtrazione di sicurezza) I filtri di precisione, noti anche come filtri di sicurezza, sono preferiti dalle aziende per la loro struttura compatta, il piccolo ingombro, la semplicità di installazione e funzionamento e l'ampia gamma di usi. La precisione di filtrazione varia da 0,5 a 2500 μm, che è molto più sottile di un capello umano- quanto più piccola è la dimensione dei pori, maggiore è la precisione di filtrazione del filtro. L'involucro del cilindro è generalmente realizzato in acciaio inossidabile (viene utilizzato un numero limitato di materiali PP resistenti agli acidi e agli alcali), che ha un'eccellente resistenza alle alte-temperature e può funzionare continuamente in un ambiente ad alta-temperatura di 700 gradi, adattandosi alle difficili condizioni di produzione industriale. L'interno utilizza mezzi filtranti formati, come tessuto filtrante, rete filtrante, sacchetto filtro, strato filtrante, tubo filtrante sinterizzato, elemento filtrante avvolto, elemento filtrante fuso-soffiato, elemento filtrante metallico, ecc. In base ai diversi media filtranti, i filtri di precisione sono principalmente divisi in tre tipi: tipo a sacchetto, tipo a nucleo e tipo a cestello.
- Filtro a sacco: l'interno è supportato da un cestello in rete metallica per contenere il sacchetto filtro. Il liquido entra dall'ingresso, viene filtrato dal sacchetto filtro e poi esce dall'uscita. Le impurità vengono intercettate nel sacchetto filtro. Dopo aver sostituito il sacchetto filtro o pulito i residui del filtro (con una certa durata), può essere riutilizzato continuamente. I suoi maggiori vantaggi sono l'ampio flusso di lavorazione e la piccola resistenza alla filtrazione, che è adatta a scenari con grande capacità di lavorazione dei liquidi, come alimenti e bevande, industria chimica, ecc.
- Filtro di tipo centrale: la sua struttura è simile a quella del filtro di tipo a sacco, ma utilizza un elemento filtrante con maggiore precisione di filtrazione. La precisione di filtrazione è solitamente compresa tra 0,001 e 100 μm. I materiali filtranti comuni includono elementi filtranti in PP soffiato a fusione-, elementi filtranti a carbone attivo, elementi filtranti avvolti, elementi filtranti a cartuccia con membrana microporosa piegata ed elementi filtranti funzionali in metallo resistenti alle alte-temperature (come elementi filtranti magnetici ed elementi filtranti con asta in titanio). I filtri a nucleo centrale sono adatti per scenari con requisiti elevati di precisione di filtrazione, come l'industria farmaceutica, elettronica e di altro tipo.
- Filtro a cestello: solitamente installato all'estremità anteriore della tubazione di distribuzione del liquido, la sua precisione di filtraggio è relativamente bassa e viene generalmente utilizzato come filtro dello stadio anteriore-. Tuttavia, presenta i vantaggi di una pulizia semplice e conveniente e può essere riutilizzato all'infinito, il che può ridurre efficacemente i costi di utilizzo delle imprese ed è adatto per la pre-filtrazione di varie condutture industriali.
Negli scenari applicativi reali, molte aziende hanno ottenuto una significativa riduzione dei costi e un miglioramento dell'efficienza attraverso una selezione ragionevole dei tipi di filtro. Ad esempio, un impianto di fertilizzanti chimici utilizza un filtro a nucleo con elementi filtranti magnetici per recuperare catalizzatori a base di nichel-dalle acque reflue, ottenendo un tasso di intercettazione del 99,7% delle particelle superiori a 0,5 μm, con un valore annuale del catalizzatore recuperato superiore a 2 milioni di yuan e il periodo di ritorno dell'investimento è ridotto a 8 mesi. Nell'industria elettronica, una fabbrica di wafer da 12-pollici utilizza filtri di precisione di grado EP, riducendo il tasso di difetti delle particelle nel processo di litografia da 12 ppm a 2 ppm e riducendo il costo per wafer del 15%. Questi casi confermano pienamente l’importante ruolo della scelta della classificazione dei filtri nella produzione industriale.
Principi di selezione dei filtri: selezione scientifica per garantire un funzionamento stabile
La selezione di un filtro adatto è la chiave per garantire l'effetto di filtrazione, ridurre i costi di produzione e prolungare la durata delle apparecchiature. Le imprese dovrebbero seguire i seguenti cinque principi fondamentali nella scelta dei filtri, combinando il proprio processo di produzione, le caratteristiche del mezzo e i requisiti operativi:
1. Principio del diametro di ingresso e di uscita
In linea di principio, il diametro di ingresso e di uscita del filtro non dovrebbe essere inferiore al diametro di ingresso della pompa di supporto e, in generale, dovrebbe essere coerente con il diametro della tubazione di ingresso. Ciò può evitare la riduzione della portata del liquido causata dalla mancata corrispondenza dei diametri, garantire il regolare funzionamento della linea di produzione e impedire che la perdita di pressione sia eccessiva, compromettendo l'efficienza di filtrazione.
2. Principio della pressione nominale
Il livello di pressione del filtro deve essere determinato in base alla pressione massima che può verificarsi nella tubazione di filtrazione. Se la pressione nominale del filtro è inferiore alla pressione massima della tubazione, ciò potrebbe causare perdite dell'apparecchiatura, danni e altri rischi per la sicurezza, influenzando la normale produzione e persino mettendo a repentaglio la sicurezza personale degli operatori. Pertanto, è necessario considerare pienamente la fluttuazione della pressione della tubazione durante la selezione per garantire che il filtro possa funzionare stabilmente alla pressione massima.
3. Principio di precisione (numero di mesh).
La precisione di filtrazione (numero di maglie) del filtro è determinata principalmente dalla dimensione delle particelle delle impurità che devono essere intercettate, che dovrebbe essere basata sui requisiti del processo a flusso medio. Ad esempio, nell'industria farmaceutica, i requisiti di precisione della filtrazione per l'acqua farmaceutica e gli intermedi medici sono estremamente elevati e si dovrebbe selezionare un filtro del tipo a nucleo con elevata precisione; nel collegamento di pre-trattamento del trattamento dell'acqua, un filtro di filtrazione grossolana con precisione adeguata può soddisfare i requisiti, evitando un'eccessiva precisione che porta a maggiori investimenti in attrezzature e costi operativi.
4. Principio del materiale filtrante
Il materiale del filtro viene generalmente selezionato in modo che sia lo stesso del materiale della tubazione di processo collegata per garantire la coerenza dell'intero sistema di tubazioni ed evitare corrosione e perdite causate dalla mancata corrispondenza dei materiali. Per diverse condizioni di lavoro (come ambiente acido-base, ambiente ad alta-temperatura, ecc.), possono essere presi in considerazione materiali metallici (ghisa, acciaio al carbonio, acciaio bassolegato, acciaio inossidabile) o materiali plastici (polipropilene, PVDF). Ad esempio, nel processo di produzione di prodotti chimici a base acida-è necessario selezionare materiale PP resistente agli acidi e agli alcali o materiale in acciaio inossidabile; nello scenario di produzione ad alta-temperatura, è preferito il materiale in acciaio inossidabile con buona resistenza alle alte-temperature.
5. Principio di calcolo della perdita di pressione
Per i filtri dell'acqua, alla portata nominale calcolata generale, la perdita di pressione è di 0,52 ~ 1,2 kpa. Quando si seleziona il filtro, è necessario tenere pienamente conto della perdita di pressione per evitare l'impatto di un'eccessiva perdita di pressione sul funzionamento dell'intera linea di produzione. Per scenari con requisiti severi in termini di portata e pressione, è necessario eseguire un calcolo professionale della perdita di pressione e selezionare il filtro con parametri appropriati.
Nel contesto di una concorrenza sempre più agguerrita nell’industria manifatturiera che va all’estero, la selezione scientifica dei filtri non è solo legata alla stabilità della produzione aziendale ma anche una parte importante della riduzione dei costi di produzione e del miglioramento della competitività del prodotto. Per le aziende che costruiscono stazioni indipendenti da Google, mostrare chiaramente i principi di selezione e gli standard dei parametri dei filtri può aiutare i potenziali clienti (come acquirenti industriali e ingegneri) a soddisfare rapidamente le proprie esigenze, migliorando il tasso di conversione delle richieste.
Ambito di applicazione dei filtri: copertura di più settori, creazione di valore fondamentale
Essendo apparecchiature multi-scopo con una forte applicabilità, i filtri, in particolare i filtri di precisione, sono stati ampiamente utilizzati in vari campi industriali, diventando un'importante garanzia per migliorare la qualità del prodotto, proteggere le apparecchiature e garantire la protezione delle emissioni ambientali. Il suo ambito di applicazione specifico copre l'industria chimica petrolifera, il gas naturale, i rivestimenti, le vernici, gli inchiostri, la medicina, la bioingegneria, la produzione automobilistica, l'elettronica, la galvanica, gli alimenti, le bevande e molti altri campi e le sue applicazioni specifiche in ciascun campo sono le seguenti:
Filtrazione industriale di liquidi
Produzione farmaceutica
Trattamento delle acque
Processi chimici
Industria chimica del petrolio e del gas naturale
Nell'industria chimica del petrolio, i filtri vengono utilizzati per la purificazione di perossido di idrogeno, resina, olio lubrificante, polimeri, viscosa, cherosene per aviazione e vari prodotti petroliferi, nonché per la separazione e il recupero di catalizzatori, intermedi chimici e prodotti chimici. Nell'industria del gas naturale, viene utilizzato principalmente per la filtrazione CNG delle stazioni di servizio, la filtrazione di agenti disidratanti e desolforanti liquidi amminici, la separazione e purificazione del gas naturale e delle raffinerie e la filtrazione dell'iniezione di acqua dei giacimenti petroliferi, del workover e dei liquidi acidificanti, garantendo il funzionamento sicuro e stabile dell'intero processo di produzione e trasporto.
Industria dei rivestimenti, delle vernici e degli inchiostri
Nell'industria dei rivestimenti, delle vernici e degli inchiostri, i filtri vengono utilizzati per la filtrazione di vernici al lattice, materie prime e solventi per vernici, inchiostri da stampa, inchiostri da stampa e additivi. Rimuovendo le impurità nelle materie prime e nei prodotti, si migliora la finezza e l'uniformità di rivestimenti, vernici e inchiostri, evitando il verificarsi di difetti come macchie e impurità sulla superficie del prodotto e migliorando la qualità e l'aspetto dei prodotti.
Industria della medicina e della bioingegneria
Nel settore della medicina e della bioingegneria i requisiti di purezza e igiene dei prodotti sono estremamente elevati. I filtri vengono utilizzati per la filtrazione di acqua farmaceutica per infusione (LVP e SVP), prodotti biologici come plasma e siero, vari intermedi farmaceutici, materie prime farmaceutiche e solventi, nonché per la filtrazione CIP e la filtrazione per sterilizzazione dell'aspirazione e dei gas di scarico del fermentatore. Rimuove efficacemente batteri, impurità e altre sostanze nocive nei materiali, garantendo la sicurezza e l'efficacia dei prodotti farmaceutici e dei prodotti biologici.
Industria manifatturiera automobilistica
Nell'industria automobilistica i filtri vengono utilizzati per la filtrazione di vernici elettroforetiche, finiture, acqua di ultrafiltrazione, liquidi di pretrattamento, acqua nebulizzata per veicoli, refrigerante per la produzione di alberi a gomiti di motori, nonché per la purificazione di gas industriali per la verniciatura e gas nella cabina di verniciatura. Purificando vari materiali e gas, la qualità della verniciatura delle automobili viene migliorata, la durata del motore e degli altri componenti principali viene prolungata e la qualità e le prestazioni complessive delle automobili vengono garantite.
Industria elettronica e galvanica
Nell'industria elettronica e galvanica, con il continuo sviluppo della tecnologia microelettronica, i requisiti di purezza dei materiali diventano sempre più elevati. I filtri vengono utilizzati per il trattamento di vari prodotti chimici nel processo di produzione di display a cristalli liquidi, macchine per litografia, dischi ottici, fogli di rame, circuiti integrati e altri prodotti microelettronici e elettronici, nonché per la purificazione di liquidi galvanici, gas di processo e gas nella camera bianca, evitando l'impatto delle impurità sulle prestazioni e sulla durata dei prodotti elettronici.
Industria alimentare, delle bevande e del vino
Nell'industria alimentare, delle bevande e del vino, i filtri vengono utilizzati per il processo di purificazione e il trattamento sterile del vino (vino, vino di riso giallo, vino bianco, birra, vino di frutta, sake), succhi di frutta, bevande al tè, latte di soia, latticini, acqua in bottiglia, olio commestibile, aceto, glutammato monosodico e altri additivi alimentari. Rimuovendo impurità, batteri e altre sostanze nocive negli alimenti e nelle bevande, vengono garantite la sicurezza e l'igiene dei prodotti, la durata di conservazione dei prodotti viene prolungata e il gusto e la qualità dei prodotti vengono migliorati. Ad esempio, una fabbrica di stampa e tintoria ha introdotto un filtro di precisione per il lavaggio dell’acqua, che ha ridotto la torbidità dell’acqua riciclata da 15 NTU a meno di 0,5 NTU e ha ridotto i costi di risparmio idrico di 420.000 yuan all’anno, il che riflette pienamente il valore dei filtri nella riduzione dei costi e nel miglioramento dell’efficienza.
Conclusione
I filtri, in quanto apparecchiature fondamentali per la separazione industriale di solidi-liquidi e la purificazione dei fluidi, sono diventati una parte indispensabile della moderna produzione industriale grazie al loro semplice principio di funzionamento, ai diversi tipi di prodotto, ai metodi di selezione scientifica e all'ampio ambito di applicazione. Che si tratti del pre-trattamento del trattamento dell'acqua, della filtrazione di precisione di prodotti farmaceutici ed elettronici o della purificazione di prodotti chimici petroliferi e di materiali alimentari e bevande, i filtri svolgono un ruolo importante nel migliorare la qualità dei prodotti, ridurre i costi di produzione, proteggere la sicurezza delle apparecchiature e garantire la protezione delle emissioni ambientali.
Per le imprese impegnate nella produzione industriale, comprendere il principio di funzionamento, la classificazione del prodotto, i principi di selezione e l'ambito di applicazione dei filtri è fondamentale per selezionare le apparecchiature adeguate, ottimizzare i processi di produzione e migliorare la competitività sul mercato. Con il continuo progresso della tecnologia industriale, anche le prestazioni e le funzioni dei filtri vengono costantemente migliorate, spostandosi verso direzioni più efficienti,-risparmio energetico e intelligenti, che apporteranno maggiore comodità e valore allo sviluppo di vari settori in futuro.
Se desideri saperne di più sulla selezione del modello, sulle competenze di utilizzo o sui parametri del prodotto dei filtri, puoi lasciare un messaggio nell'area commenti e ti forniremo risposte e soluzioni professionali in tempo.