Estudo da força de adesão de tortas de filtração de gases em diferentes condições operacionais

A filtração é um dos mais importantes métodos utilizados na separação gás-sólido. Em um processo de filtração, um gás contendo partículas sólidas atravessa um meio filtrante poroso que retém as partículas. Estas partículas se depositam na forma de uma torta porosa à medida que a filtração acontece. A partir do momento em que a torta é formada, aumenta a resistência encontrada pelo gás ao atravessar o filtro, aumentando assim a queda de pressão do processo. Quando a queda de pressão é considerada relativamente alta, a torta deve ser removida por processos de limpeza, para minimizar a resistência encontrada pelo gás e conseqüentemente diminuir custos. Por isso, melhorias no processo de remoção da torta podem representar, em termos econômicos, ganhos significativos, além de contribuir em muito para um maior aperfeiçoamento do processo de filtração. Sendo assim, este trabalho objetiva investigar o comportamento da remoção de tortas de filtração de meios filtrantes através da determinação da força de adesão por unidade de área em diferentes condições operacionais, parâmetro este muito importante no processo de remoção de tortas, pois através dele é possível sugerir as melhores condições operacionais para uma remoção mais eficiente. Neste trabalho foram investigados dois tipos de materiais particulados, a rocha fosfática e o polvilho doce; três tipos de meios filtrantes, o polipropileno, o acrílico e o poliéster; três velocidades superficiais de filtração, de 5; 7,5 e 10 cm/s; cinco diferentes quantidades de pó depositada no filtro para cada velocidade de filtração correspondendo a aproximadamente, 0,039; 0,055; 0,064; 0,071 e 0,088 g/cm2. A remoção das tortas de filtração foi efetuada pelo processo de fluxo de ar reverso passando por várias velocidades de limpeza de maneira sucessiva. Desse modo, cada meio filtrante foi limpo a uma velocidade menor, e logo em seguida a uma velocidade maior, passando pelas seguintes velocidades de limpeza: 0,5; 1; 2; 3; 6; 9; 12 e 15 cm/s. Portanto, para cada uma destas velocidades de limpeza foi obtido um valor de queda de pressão correspondente. A força de adesão por unidade de área foi obtida através do método proposto por Seville et al. (1989). Através dos resultados obtidos verificou-se que os valores obtidos de força de adesão por unidade de área não sofreram influência da quantidade de pó depositada por unidade de área, os pontos experimentais se ajustaram em uma única curva; a rocha fosfática apresentou maiores valores de força de adesão por unidade de área quando comparado ao polvilho doce; os valores de força de adesão aumentaram com o aumento da velocidade superficial de filtração para a rocha fosfática e para o polvilho doce; o tecido de polipropileno foi o que obteve maiores valores de tensão de remoção seguido do acrílico e do poliéster; quanto maiores foram os valores de tensão de remoção, menores foram os valores obtidos para a distância de separação efetiva entre as partículas.Gas filtration is one of the most important methods used in gas-solid separation. During a filtration process, a gas containing an amount of solid particles passes through a porous filter medium which retains the particles. Particles are deposited throughout the filtration process forming a porous cake. The resistance to gas flow through the filter increases when the filtration cake is formed, which makes pressure drop increase. Once pressure drop is considered relatively high, the cake must be removed with cleaning processes in order to minimize resistance to gas flow and, consequently minimize operational cost. Thus, cake removal enhancements might represent important earnings, besides contributing to filtration process improvements. Therefore, this study had the objective of investigating the behavior of gas filtration cake removal from filter media through the determination of adhesion force per unit area in different operational conditions. This parameter is very important during dust cake removal, once it makes it possible to propose the best operational conditions for a more efficient removal. In this work, two types of particulate matter, phosphate concentrate and manioc starch, and three types of filter media, polypropylene, acrylic and polyester, were studied. Three superficial filtration velocities (5; 7.5 and 10 cm/s) and five different amounts of powder deposited on the filter medium, which respectively correspond to 0.039; 0.055; 0.064; 0.071 and 0.088g/cm2, were also examined. The dust cakes removal was performed by using the reverse air flow method, being the dust cakes submitted to various successive cleaning velocities. Therefore, each filter medium was cleaned at a lower velocity and, immediately afterwards, at a higher velocity, going through the following cleaning velocities 0.5; 1; 2; 3; 6; 9; 12 and 15 cm/s. Thus, a value of pressure drop was obtained for each cleaning velocity. The adhesion force per unit area was acquired with the method proposed by Seville et al. (1989). From the results obtained, it was verified that the values of adhesion force per unit area found were not influenced by the amount of powder deposited per unit area; the experimental data fit a single curve; the phosphate concentrate presented higher values of adhesion force per unit area when compared to the manioc starch; adhesion force values increased with the increase in gas superficial filtration velocity for both phosphate concentrate and manioc starch; the polypropylene felt presented the highest removal tension values followed by the acrylic and polyester felts; and that the higher the removal tension values the lower the values obtained for the effective separation distance between particles