Les principes fondamentaux de la filtration se concentrent sur la conception optimale des médias filtrants et la sélection des médias appropriés pour des applications de filtration spécifiques. Il existe deux principaux types de filtration, la filtration en profondeur et la filtration en surface. La filtration en profondeur consiste à capturer les particules dans le média, tandis que la filtration en surface consiste à piéger les particules sur la surface du filtre, formant ainsi des déchets.
La filtration de surface fonctionne principalement comme un mécanisme de filtration grossière, séparant les particules plus grandes que la taille du média filtrant sur la surface du filtre pour empêcher leur entrée ou leur passage à travers les pores. À mesure que les particules s’accumulent, des déchets se forment, dont l’épaisseur augmente à mesure que davantage de particules s’écoulent dans le média filtrant.
La filtration en profondeur est principalement utilisée pour séparer les particules de taille micrométrique, par exemple pour protéger les équipements contre le colmatage et la corrosion, pour protéger les catalyseurs contre l'empoisonnement et pour purifier les produits. Les particules pénètrent dans le milieu et sont capturées par sa structure multicouche. Cette structure évite un colmatage prématuré et améliore la capacité du support à retenir la saleté. Comme les particules sont piégées dans les couches plus profondes du support, un nettoyage hors ligne devient nécessaire. Les méthodes de nettoyage hors ligne peuvent impliquer des solvants, des vibrations ultrasoniques, une pyrolyse, un nettoyage à la vapeur ou un nettoyage à l'eau en circulation. Des supports plissés peuvent être utilisés pour minimiser les besoins en espace et les coûts.
Comprendre l'efficacité d'un filtre à éliminer les particules d'un flux gazeux est crucial pour une conception et un fonctionnement réussis du filtre. Pour les fluides transportant de petites impuretés granulaires, la capture des particules à travers un milieu poreux interne est essentielle pour obtenir une élimination efficace des particules. La structure du métal fritté offre un chemin tortueux où les particules peuvent être piégées, formant des déchets solides à la surface du support. Les particules nouvellement capturées s’accumulent au-dessus de celles précédemment déposées. La durée de vie du filtre dépend de sa capacité à retenir les impuretés et de la chute de pression qui en résulte. Dans les cas où les fluides sont chargés de nombreuses particules, l’équipement de filtration actuel utilise une filtration solide. Le solide filtrant accumulé dépasse l’élément filtrant, créant une couche filtrante supplémentaire et augmentant la chute de pression. La chute de pression augmente avec la charge de particules. Une fois que le cycle de filtration atteint la pression finale, le filtre subit un rétrolavage ou un rinçage avec du gaz propre pour éliminer le solide filtré.
Le taux de filtration est influencé par des facteurs tels que la concentration en particules d'alimentation, la viscosité et la température. Les modes de fonctionnement du filtre peuvent être définis comme pression constante, débit constant ou pression croissante avec débit décroissant pendant la filtration. Si des particules obstruent rapidement le système, atteignant la limite de pression, ou si le filtre solide se remplit, le cycle de filtration se termine même si la pression limite n'est pas atteinte. Le type de filtre, la température du fluide et la charge en solides affectent la perméabilité, exprimée en débit par rapport à la chute de pression.
