Construção de um sistema de filtração de gases para o estudo da formação e remoção de tortas de filtração

The studies developed in this work aimed to build an experimental gas filtration unit and also study the formation and the removal of filter cakes in different filter media (polypropylene, polyester and acrylic) provided by Gino Cacciari Ltda., a company from São Paulo, Brazil. The particulate matter used in this study was a concentrated phosphate, provided by FOSFERTIL, a company from Patos de Minas, Brazil. The density of this material is 3 2,89 0,009g / cm , and its volume average diameter is 12,72m . The filtration system was built with five components, namely, a filtration box, with a filtration area of 314,16 cm2; a power feeding system with controlled humidity; manometers; compressed air lines; and a blower. The filtration experiments were performed in each fibrous filter, with three different superficial filtration velocities of 5, 7,5 e 10 cm/s, for each of the four established maximum pressure drop, which values were 10, 20, 30 and 40cmH2O. To remove the filter cakes, the reverse air flow mechanism was used with a cleaning velocity of 15 cm/s. The experiments were carried out aiming to verify the performance of the filter media in the formation and removal of filter cakes, according to the variation of the maximum pressure drop and the filtration velocity. Thus, it was possible to determine filter cakes porosity for each fibrous filter. The results showed that acrylic was the filter which presented an opener surface structure and a higher permeability, followed by polyester and polypropylene. For the four established maximum pressure drops, the difference of the filter media structure afforded a higher collection of particles in the acrylic, the most permeable filter. For the three velocities studied, that difference afforded a longer period of internal filtration, what did not happen to polypropylene, in which the superficial filtration prevailed. The amounts of retained mass and removed mass were larger in the acrylic, followed by polyester and polypropylene. Besides, the amount of retained mass was larger when filtration velocities were higher. Filter cake porosity was reduced as the result of the increased thickness of the cakes (increase in the established pressure drop) and then it started to increase again. The acrylic, the most permeable filter medium, presented more porous and less resistant cakes. At least, in the equations used in this study, the quadratic term in Ergun and MacDonald equations was negligible. The equations of MacDonald and Kozeny-Carman presented higher porosity values when compared to Ergun equations (1952) and modified Ergun equation, and the porosity variation was higher for acrylic (0,33 - 0,39), followed by polyester (0,34 - 0,43) and polypropylene (0,36 - 0,48).Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisMestre em Engenharia QuímicaEste trabalho teve como objetivo construir uma unidade experimental de filtração de gases e estudar a formação e remoção de tortas de filtração em diferentes meios filtrantes polipropileno, poliéster e acrílico cedidos pela empresa Gino Cacciari Ltda, SP. O material particulado que foi utilizado era um concentrado fosfático disponibilizado pela empresa FOSFERTIL, Patos de Minas, cuja densidade de 3 2,89 0,009g / cm e diâmetro médio volumétrico foi de 12,72m. O sistema de filtração construído era composto por uma caixa de filtração com área de filtração de 314,16 cm2, um sistema de alimentação de pó com umidade controlada, manômetros, linhas de ar comprimido e um soprador. Para tal, foram realizados experimentos de filtração utilizando velocidades superficiais de filtração de 5, 7,5 e 10 cm/s, para cada queda de pressão máxima estabelecida de 10, 20, 30 e 40cmH2O e cada filtro de tecido. Para a remoção das tortas de filtração aplicou-se o mecanismo de fluxo de ar reverso a uma velocidade de limpeza de 15 cm/s. Os ensaios foram realizados com o intuito de verificar o desempenho dos meios filtrantes na formação e remoção das tortas de filtração em relação à variação da queda de pressão máxima e da velocidade de filtração e determinar a porosidade de tortas de filtração para cada tecido estudado. Com isso, os resultados demonstraram que o acrílico foi o tecido que apresentou uma estrutura superficial mais aberta e maior permeabilidade, seguido do poliéster e polipropileno. A diferença na estrutura dos meios filtrantes proporcionou ao meio mais permeável, uma maior coleta de partículas, para as quatro quedas de pressão máxima estabelecida e maior período de filtração interna para as três velocidades estudadas, diferentemente, do polipropileno em que prevaleceu a filtração superficial. A quantidade de massa retida e massa removida foram maiores para o acrílico, posteriormente, poliéster e polipropileno, sendo que, a massa retida era maior para maiores velocidades de filtração, prevalecendo. A porosidade de tortas de filtração diminuiu com o aumento da espessura das tortas (aumento da queda de pressão estabelecida) e depois voltou a crescer. O meio filtrante de mair permeabilidade apresentou tortas mais porosas e menos resistentes. O termo quadrático da Equação de Ergun e MacDonald pode ser desprezível. As Equações de MacDonald e Kozeny-Carman apresentaram valores superiores às Equações de Ergun (1952) e Ergun Modificada, sendo que, a maior variação de porosidade foi para o acrílico (0,33 - 0,39), para poliéster (0,34 0,43) e polipropileno (0,36 0,48)