مرشح الأوراق الأفقي: مبدأ العمل، التطبيقات، المعايير المنشورة، ودليل الاختيار

مرشح الأوراق الأفقي هو نظام ترشيح مغلق يعمل بالضغط، ويستخدم أقراص ترشيح أفقية متعددة مثبتة على عمود مركزي دوار. أثناء التشغيل، يمر السائل عبر طبقة الترشيح ووسط الترشيح إلى القنوات الداخلية للأقراص، بينما تُحتجز الجزيئات الصلبة على أسطح الأقراص. وبحسب التكوين ومتطلبات العملية، يمكن غسل طبقة الترشيح وتجفيفها وتفريغها عبر قادوس سفلي.

1. ما هو مرشح الأوراق الأفقي؟

تصف شركة UNITE مرشحها الورقي U-CL-V بأنه نظام ترشيح ورقي، ويُشار إليه أيضًا في صفحة المنتج باسم مرشح ورقي ضغط أو مُكثِّف. صُمِّم هذا النظام لفصل المواد الصلبة عن السائلة في عمليات الترشيح الصناعية. ويهدف تصميمه، الذي يتألف من وعاء مغلق وترتيب أقراص ترشيح مُكدَّسة وقنوات ترشيح داخلية، إلى توفير تصميم ترشيح مُدمج لتنقية المواد العالقة وفصل كعكة الترشيح.

تُشير صفحة المنتج أيضًا إلى أن الجهاز مناسب لترشيح المواد الصلبة العالية. مع ذلك، فإن هذه الملاءمة تعتمد على نوع المادة وظروف التشغيل. لذا، ينبغي اعتبار نطاق التطبيق المنشور نقطة انطلاق لتقييم العملية، وليس ضمانًا للأداء في جميع أنواع المواد الصلبة.

2. الهيكل الأساسي والمكونات الرئيسية

تشمل المكونات الرئيسية التي وصفتها منظمة UNITE ما يلي:

• وعاء ضغط مغلق؛

• أقراص ترشيح أفقية متعددة؛

•عمود مركزي مجوف؛

• قنوات الترشيح الداخلية داخل الأقراص؛

• وسائط الترشيح وطبقة كعكة الترشيح؛

• آلية دوارة منخفضة السرعة؛ و

• نظام كاشط للتحكم في سمك الكعكة وتفريغها.

توفر أقراص الترشيح أسطح ترشيح على كل من الجانبين العلوي والسفلي. يقوم العمود المجوف بتجميع السائل المصفى من قنوات القرص وتوجيهه إلى المخرج الموجود في أسفل الوعاء، كما هو موضح في صفحة المنتج.

3. كيف يعمل مرشح الأوراق الأفقي؟

3.1 تغذية السائل

يدخل الملاط غير المصفى إلى الوعاء المغلق ويتوزع حول أقراص الترشيح الأفقية. يجب التأكد من ترتيب التغذية الفعلي، وملف تعريف الضغط، وتسلسل التعبئة، وذلك وفقًا لتصميم المعدات المختارة ومتطلبات العملية.

3.2 الطلاء المسبق أو الترشيح المسبق الاختياري

عند الحاجة، يمكن تدوير الرشاحة ومساعد الترشيح لتشكيل طبقة أولية على أسطح أقراص الترشيح. يُنصح باستخدام هذه الطبقة الأولية عندما تتطلب العملية حماية إضافية لوسائط الترشيح أو تحسين عملية التصفية. وتعتمد ضرورة استخدامها على خصائص الجسيمات، وأهداف جودة الرشاحة، ونتائج اختبار الترشيح.

3.3 الترشيح بالضغط وتكوين الكعكة

تحت ضغط التشغيل، يمر السائل عبر طبقة الترشيح ووسط الترشيح. ثم يدخل السائل المصفى إلى القنوات الداخلية للأقراص ويتدفق إلى العمود المركزي المجوف. تبقى الجزيئات الصلبة على أسطح الأقراص وتشكل تدريجياً طبقة ترشيح.

تُشير شركة UNITE إلى أن نظام الكاشطة يتحكم باستمرار في سُمك طبقة الترشيح على الأقراص. والهدف من ذلك هو تقليل معدل زيادة المقاومة والمساعدة في الحفاظ على أداء ترشيح مستقر. هذا وصف تصميمي من صفحة المنتج، وليس نتيجة تم التحقق منها بشكل مستقل في جميع ظروف التشغيل.

3.4 غسل وتجفيف الكعك

تذكر صفحة المنتج أنه يمكن غسل كعكة الترشيح لاستعادة المنتج أو إزالة السائل المتبقي. كما تنص على إمكانية استخدام الهواء المضغوط أو الغاز الخامل أو البخار لتجفيف الكعكة عند الحاجة. هذه خطوات عملية قابلة للتخصيص، وليست افتراضات بأن كل عملية تركيب لمرشح الأوراق الأفقي تتضمن الوظائف الثلاث جميعها.

3.5 تصريف الكعكة

أثناء عملية التفريغ، تدور أقراص الترشيح ببطء لتتمكن الكعكة المغسولة أو المجففة من الانفصال والسقوط بفعل الجاذبية في القادوس السفلي. ثم تُزال الكعكة المجمعة عبر المخرج السفلي. وتعتمد كفاءة تفريغ الكعكة على عوامل مثل تماسكها، ورطوبتها، وقابليتها للانضغاط، وحجم جزيئاتها، وترتيب التفريغ المُختار.

4. المزايا والعيوب الرئيسية

المزايا المحتملة التي وصفتها منظمة يونايت

تُحدد صفحة المنتج وصفحة سلسلة فصل المواد الصلبة عن السائلة العديد من مزايا التصميم والتطبيق:

• ترشيح مغلق الضغط لمهام الطين المختارة؛

• منطقة ترشيح كبيرة داخل وعاء صغير الحجم؛

• القدرة على إنتاج معلقات عالية التركيز كميزة للمنتج المدرج؛

•الطلاء المسبق الاختياري، وغسل الكعكة، وتجفيف الكعكة؛

•تفريغ الكعكة ميكانيكياً بسرعة منخفضة إلى قادوس سفلي؛

• تطبيقات في مجالات الصناعات الكيميائية والبتروكيميائية والزيوت الصالحة للأكل والمواد الكيميائية الدقيقة والبيئية وغيرها؛ و

• تصميم يهدف إلى دعم التنظيف والصيانة.

تصف هذه البيانات الميزات المعلنة للمنتج وموقعه في السوق. ولا ينبغي تفسيرها على أنها ضمانات شاملة للإنتاجية، أو نقاء المرشح، أو رطوبة الكعكة، أو استهلاك الطاقة، أو وقت التشغيل.

القيود العملية للتقييم

قد لا يكون مرشح الأوراق الأفقي الخيار الأمثل لجميع مهام فصل المواد الصلبة عن السائلة. ينبغي على فريق المعالجة تقييم ما يلي:

• ما إذا كان الطين يشكل كعكة قابلة للنفاذ والتصريف؛

• درجة نقاء المرشح المطلوبة وما إذا كانت هناك حاجة إلى طبقة مسبقة؛

• سواء كانت المواد الصلبة ذات قيمة، أو يمكن التخلص منها، أو لزجة، أو كاشطة، أو خطرة؛

•أهداف غسل الكعكة ومستوى السائل الأم المتبقي المقبول؛

•متطلبات التجفيف، وتوافق الغاز، وسلامة المذيبات؛

•التآكل وتوافق المواد؛

•التنظيف والتفتيش والصيانة؛ و

•ما إذا كانت المهمة بالفعل دفعية أو شبه مستمرة أو تتطلب بنية ترشيح أخرى.

5. المعايير المرجعية المنشورة

تنشر سلسلة UNITE لفصل المواد الصلبة عن السائلة النطاقات المرجعية التالية لمرشح الأوراق الأفقي. يجب التأكد من هذه النطاقات بالنسبة للطراز المحدد وظروف التشغيل.

تحتوي صفحة المنتج أيضًا على جدول نماذج، لكن بعض البيانات تبدو غير صحيحة أو تحمل تسميات غامضة - على سبيل المثال، القيم في عمود "ضغط التشغيل" تشبه أبعاد الوعاء. لذلك، لم يتم اعتماد هذه القيم على مستوى النموذج كمواصفات مؤكدة. اطلب ورقة البيانات الفنية الحالية أو عرض سعر معتمد من مهندس قبل اتخاذ قرارك النهائي.

6. الصناعات والتطبيقات

تُدرج شركة UNITE مجالات التطبيق التالية لمرشح الأوراق الأفقي أو عرض فصل المواد الصلبة عن السائلة الخاص به:

•المعالجة الكيميائية؛

•تكرير البتروكيماويات؛

• تصفية الزيوت الصالحة للأكل؛

•مواد كيميائية دقيقة؛

•علم المعادن؛

•معالجة مياه الصرف الصحي وحماية البيئة؛

•الطاقة والقدرة؛

• العمليات الكيميائية للفحم والعمليات الصناعية واسعة النطاق؛ و

•التصنيع الصناعي.

يعتمد اختيار التطبيق المناسب على هدف الفصل. قد تؤدي عمليات الترويق، واستخلاص المواد الصلبة القيّمة، وغسل الكعكة، وتقليل السائل المتبقي، وتفريغ الكعكة إلى تكوينات مختلفة للمعدات ومتطلبات اختبار مختلفة.

يتناول مشروع UNITE أيضًا تحديات الترشيح في عمليات الطاقة الجديدة، بما في ذلك ظروف الضغط العالي والنقاء العالي والحساسية للتآكل. وتُقدّم هذه الصفحة نظرة عامة على مستوى الصناعة، ولا تُثبت أن كل تصميم لمرشح الأوراق الأفقي مناسب لتطبيقات الهيدروجين أو بطاريات الليثيوم أو الطاقة الشمسية.

7. قائمة التحقق من اختيار مرشح الأوراق الأفقية

قبل طلب عرض سعر، يرجى تجهيز المعلومات التالية:

1. تركيبة الملاط وتركيز المواد الصلبة؛

2. توزيع حجم الجسيمات وخصائص الكعكة المتوقعة؛

3. درجة حرارة التغذية، واللزوجة، ونظام المذيبات، والتآكل؛

4. مستوى نقاء المرشح المطلوب أو هدف احتجاز الجسيمات؛

5. معدل الترشيح المطلوب وحجم الدفعة؛

6. تحديد نسبة الرطوبة المستهدفة للكعكة وما إذا كان غسل الكعكة مطلوبًا؛

7. سلوك التصريف، وقيمة الكعكة، والمعالجة اللاحقة؛

8. متطلبات التنظيف والتفتيش والصيانة؛

9. متطلبات أوعية الضغط والسلامة والموقع المعمول بها؛ و

10. بيانات اختبار العملية أو عينة تمثيلية لتقييم الترشيح.

بالنسبة للمشاريع المتكاملة الأكبر حجماً، تقدم شركة UNITE أيضاً أنظمة الترشيح والفصل المركبة على منصات كحل بديل. ينبغي تحديد الحاجة إلى دمج هذه الأنظمة بناءً على نطاق العملية الكامل، وليس افتراضها من صفحة المنتج.

8. منظور دراسة الحالة وتكامل الأنظمة

نشرت مجلة UNITE دراسة حالة لشركة BASF تتناول استخدام مرشح شمعي مع مجفف مرشح ثلاثي الوظائف لمعالجة المواد الكيميائية المتخصصة والدقيقة عالية القيمة. وتشير دراسة الحالة إلى زيادة بنسبة 25% في معدلات استخلاص المذيبات، وتصف عملية مغلقة ومؤتمتة.

يُعدّ هذا المشروع مثالاً ذا صلة على أعمال شركة يونايت الأوسع نطاقاً في مجال الترشيح وتكامل العمليات، ولكنه ليس دراسة حالة خاصة بمرشح الأوراق الأفقي. لذا، لا ينبغي تطبيق نتائجه المذكورة على مرشح الأوراق الأفقي أو تقديمها كضمان عام للأداء.

9. أسئلة مكررة

ما الفرق بين مرشح الأوراق الأفقي ومرشح الأوراق المضغوط؟

قد تتداخل المصطلحات. تشير صفحة منتجات UNITE إلى معدات U-CL-V الخاصة بها على أنها مرشح أوراق، وتستخدم أيضًا مصطلح "مرشح أوراق ضغط". تُدرج سلسلة المنتجات بشكل منفصل منتج "مرشح أوراق ضغط"، لذا ينبغي التأكد من التصميم والتكوين والوظيفة المنشورة بدقة من ورقة بيانات المنتج ذات الصلة، بدلاً من استنتاجها من الاسم وحده.

هل مرشح الأوراق الأفقي مرشح مستمر؟

تستخدم صفحة المنتج مصطلحات التشغيل المستمر في أبرز ميزاتها، لكن قسم النظام التقني يصف العملية بأنها ترشيح دفعي. لذا، ينبغي التأكد من وضع التشغيل المقصود للتكوين ودورة العملية المحددة.

هل يمكن غسل وتجفيف كعكة الترشيح؟

تذكر صفحة المنتج أنه يمكن غسل الكعكة وتجفيفها وفقًا لمتطلبات العملية، وتشير إلى استخدام الهواء المضغوط أو الغاز الخامل أو البخار للتجفيف عند الحاجة. ويتطلب تحديد ما إذا كانت هذه الوظائف مشمولة، وما هي النتيجة النهائية التي يمكن تحقيقها، تأكيدًا هندسيًا خاصًا بالمشروع.

ما هو معدل تدفق المواد اللزجة الذي يمكنه التعامل معه؟

تُشير سلسلة فصل المواد الصلبة عن السائلة من UNITE إلى نطاق معدل تدفق مرجعي يتراوح بين 5 و100 متر مكعب/ساعة لمرشح الأوراق الأفقي. وتعتمد السعة الفعلية على تركيز المادة المعلقة، ومقاومة الكعكة، ومساحة الترشيح، والضغط، ودرجة الحرارة، وزمن الدورة، وغيرها من الظروف.

ما هي المعلومات التي يجب إرسالها للحصول على عرض سعر؟

يرجى تقديم معلومات حول تركيبة الملاط، ونسبة المواد الصلبة، وحجم الجسيمات، واللزوجة، ودرجة الحرارة، والضغط، ونوع المذيب أو الوسط المسبب للتآكل، وجودة المرشح المستهدفة، ومتطلبات غسل الكعكة وتجفيفها، وحجم الدفعة، وقيود التصريف. قد يلزم إجراء اختبار ترشيح نموذجي.

خاتمة

يُقدَّم مرشح الأوراق الأفقي من UNITE كنظام ترشيح مغلق يعمل بالضغط، ويتألف من أقراص ترشيح أفقية متعددة، وقنوات ترشيح داخلية، وعمود مركزي مجوف، ونظام تصريف منخفض السرعة للكعكة. وتتراوح نطاقات الأداء المرجعية المنشورة لهذا النظام بين 10 و200 ميكرومتر لدقة الترشيح، و0 و150 درجة مئوية، و5 و100 متر مكعب في الساعة، و0.4 و1.0 ميجا باسكال.

تبدأ عملية الاختيار الأكثر موثوقية بنوع المادة المعلقة ونتيجة الفصل المطلوبة، وليس بحجم المعدات الاسمي. ولأن صفحة المنتج تحتوي على بيانات غير واضحة في جداول النماذج، ولأن الأداء يعتمد على المادة وظروف الدورة، يجب تأكيد المواصفات النهائية من خلال ورقة البيانات الفنية الحالية، واختبارات العملية، والمراجعة الهندسية المكتوبة.

مراجع حسابات

[1] صفحة منتج فلتر الأوراق الأفقي من يونايت

[2] سلسلة فصل المواد الصلبة عن السائلة من يونايت

[3] اتحاد صناعة الطاقة الجديدة

[4] دراسة حالة جهاز UNITE BASF المتكامل لتصفية الشموع ومجفف الترشيح ثلاثي الوظائف