精细化工过程与设备下篇过滤.pptx

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1、 下编下编 分离过程与设备分离过程与设备 精细有机化工生产的产品品种繁多，生产方法各异，但都有原料预处理、化学反应、加工精制等过程。原料预处理之所以必要，是因为存在于自然界的原料多数是不纯的。例如，石油是由多种碳氢化合物组成的混合液体；煤也是组分复杂的固体混合物。其中有我们需要的物质，也有我们不需要的，甚至有害的物质。如果直接采用这样的原料进行化学反应，让那些与反应无关的多余组分一起通过反应器，轻则影响反应器的处理能力，使生成的产物组成复杂化；重则损坏催化剂和设备，使反应无法顺利进行，因此，反应前的分离操作往往是必不可少的。至于从反应器出来的中间产物或粗产品需要分离，其理由也是十分明显的。因为

2、，绝大多数精细有机化学反应都不可能百分之百地完成；而且除主反应外，尚有副反应发生，这样出反应器的产物往往是由目的产物、副产物以及未反应的原料组成的。要得到产品，必须进行分离。在实际产品生产中，尽管反应器是至关重要的设备，但我们往往发现在整个流程中，分离设备所占的地位在数量上远远超过反应设备，在投资上也不在反应设备之下，而消耗于分离的能量和操作费用在产品成本中也占极大的比重。因此对分离过程必须予以应有的重视。本编主要介绍精细化工生产中常遇到的分离过程与设备，包括过滤、精馏、萃取和干燥。第1页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 6.1 概述 过滤是现代化工生产中广泛应用的一种必不 可少的重要处理

3、过程。过滤是以某种多孔物质作 为介质来处理悬浮液，在外力作用下，悬浮液中 的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留下来，从而实现固、液分离的一种操作。过滤操作所处 理的悬浮液称为滤浆，所用的多孔物质称为过滤 介质，通过介质孔道的液体称为滤液，被截留的 物质称为滤饼或滤渣。图6.1为过滤操作示意图。赖以实现过滤操作的外力，可以是重力或惯性离心力，但在化工中应用最多的还是在多孔物质上、下游两侧的压强差。用沉降方法处理悬浮液，需要较长时间，而且沉渣中的液体含量较高，过滤操作则可使悬浮液得到迅速分离。滤渣中的液体含量也较低。但若被处理的悬浮液比较稀薄而且其中固体颗粒较易沉降，则应先在增稠器中进行沉降，然

4、后将沉渣送至滤机，以提高经济效益。过滤属于机械分离操作，与蒸发、干燥等非机械的分离操作相比，其能量消耗较低。图图6.1 6.1 过滤操作示意图过滤操作示意图 第2页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 （1）过滤方式 过滤操作分为两大类：一类为饼层过滤，其特点是固体颗粒呈现饼层状沉积于过滤介质的上游一侧，适用于处理固相含量稍高（固相体积份率约在1%以上）的悬浮液；另一类为深床过滤，其特点是固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状过滤介质床层内部。悬浮液中的颗粒直径小于床层孔道直径，当颗粒随流体在床层内的曲折孔道穿过时，便黏附在过滤介质上。这种过滤适用于悬浮液中颗粒甚小且含量甚微（固相体积分率在1%以下）

5、的场合，例如，自来水厂里用很厚的石英砂层作为过滤介质来实现水的净化。化工生产中所处理的悬浮液浓度较高，故本章只讨论饼层过滤。第3页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 （2）过滤介质 过滤介质是滤饼的支承物，应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。过滤介质中的微细孔道的直径，稍大于一部分悬浮颗粒的直径，所以，过滤之初会有一些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊，此种滤液应送回滤浆槽重新处理。过滤开始后颗粒会在孔道中迅速地发生“架桥现象”(见图6.2)，使得尺寸小于孔道尺寸的细小颗粒被拦住，滤饼开始生成，滤液也变得澄清，此时过滤才能有效地进行。可见，在饼层过滤中真正发挥分离作用的是滤饼层，而不是过滤介

6、质。图图6.2 “6.2 “架桥架桥”现象现象 第4页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 工业上常用的过滤介质主要有以下几类：织物介质。又称滤布，包括由棉、毛、丝、麻等天然纤维及各种合成纤维制成的织物，以及由玻璃丝等制成的织物。其规格习惯称为“目”或“号”，指每平方英寸介质所具有的孔数，“目”或“号”数越大，表明孔径越小，对悬浮液的拦截能力越强。通常是本着滤布的孔径略大于拟除去最小颗粒直径的原则来确定滤布规格。织物介质能截留的颗粒从565m。织物介质薄、阻力小、清洗与更新方便，价格比较便宜，是工业上应用最广的过滤介质。粒状介质。包括细沙、木炭、石棉、硅藻土等细小坚硬的颗粒状物质，或非编织的纤

7、维（玻璃棉）堆积而成，多用于深床过滤。第5页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 多孔固体过滤介质。是具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料和多孔金属制成的管或板。此类介质较厚、耐腐蚀、孔道细微、阻力较大，能截留13m的微小颗粒，适用于处理只含少量细小颗粒的腐蚀性悬浮液及其他特殊场合。多孔膜。用于膜过滤的有各种有机高分子膜和无机材料膜，膜很薄（几十微米到200m），孔很小，可以分离小到0.005m的颗粒。应用多孔膜的过滤有超滤、渗透、反渗透、微滤等。根据混合物中颗粒含量、性质、粒度分布和分离要求的不同可以选用不同的过滤介质，不同类型的过滤介质所用的过滤设备形式不同。第6页/共40页

8、第六章第六章 过过 滤滤 （3）滤饼 滤饼是由被截留下来的颗粒垒积而成的固定床层，滤饼的厚度与流动阻力随着过滤的进行逐渐增加。构成滤饼的颗粒如果是不易变形的坚硬固体，如硅藻土、碳酸钙等，当滤饼两侧的压强差增大时，颗粒的形状和颗粒的空隙都没有显著变化，单位厚度床层的流体阻力可以认为恒定。这种滤饼称为不可压缩滤饼。反之，如果滤饼是由某些氢氧化物之类的胶体物质所构成，则当两侧压强差增大时，颗粒的形状和颗粒间空隙有显著的改变，单位厚度滤饼的流动阻力增大，这种滤饼称为可压缩滤饼。（4）助滤剂 对于可压缩滤饼，当过滤压强差增大时颗粒的孔道变窄，有时因颗粒过于细密而将通道堵塞。逢此情况，可将质地坚硬而能形成

9、疏松床层的某种固体颗粒先涂于过滤介质上，或混入悬浮液中，以形成较为疏松的滤饼，使滤液得以畅流。这种预涂或预混的粒状物质称为助滤剂。对助滤剂的基本要求如下：能够形成多孔床层，以使滤饼有良好的渗透性和较低的流动阻力。具有化学稳定性，不与悬浮液发生化学反应，也不溶解于溶液之中。在过滤操作的压差范围内，具有不可压缩性，以保持较高的空隙。第7页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 6.2 过滤设备 过滤是依据两种相对多孔介质透过性有差异的物质，在重力、压差或离心力的作用下进行的分离操作。按照产生压强差的方式可分为压滤式、吸滤式、离心式过滤。离心式过滤既用于分离液体非均相混合物。也可用于分离气体非均相混合

10、物。第8页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 工业上使用的过滤设备称为过滤机，按照操作方法不同可分为间隙式过滤和连续式过滤两类。下面介绍几种过滤设备。一，板框压滤机 板框压滤机是目前最普遍使用的一种过滤机，它是由许多块顺序排列的凸凹纹路的滤板和滤框交替排列组合而成的。图6.3是板框压滤机的实物照片。图6.4是板框压滤机结构示意图。图图6.3 6.3 板框压滤机实物图板框压滤机实物图第9页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 滤板和滤框靠支耳架共同支承在一对横梁上，滤板和滤框可在架上滑动，个数在机座长度范围内可自行调节，一端的压紧装置可将它们压紧或拉开。板框压滤机的操作是间隙的，每个操作循环由

11、装合、过滤、洗涤。卸料、整理五个阶段组成，所需的总时间为一个操作周期，板框组装后即可过滤。图图6.4 6.4 板框压滤机结构示意图板框压滤机结构示意图 1 1，压紧装置；，压紧装置；2 2，可动头；，可动头；3 3，滤框；，滤框；4 4，滤板；，滤板；5 5，固定头；，固定头；6 6，滤液出口；，滤液出口；7 7，滤液进口；，滤液进口；8 8，滤布，滤布第10页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 板和框多做成正方形，其结构如图6.5所示。板和框的角端均开有小孔，装合并压紧后即构成供滤浆和洗涤水的通道。框的两侧复以滤布，空框和滤布围成了容纳滤浆及滤饼的空间。滤板的作用有两个：一是支撑滤布；二是

12、提供滤液流出的通道。为此，板上面制成凹凸纹路，凸者起支撑滤布的作用，凹者形成滤液通道。滤板又分为洗涤板和非洗涤板两种，其结构和作用可参见图6.6。为了组装时易于辨别，常在板、框外侧铸有小钮或其他标志（见图6.5），故有时洗涤板又称三钮板，非洗涤板又称一扭板，而滤框则带二钮。装合时即按钮数，以1-2-3-2-1-2-的顺序排列板和框。所需框数由生产能力及滤浆浓度等因素决定。每台板框压滤机有一定的总框数，最多的可达69个。当所需框数不多时，可取一盲板插入，以切断滤浆流通的孔道，后面的板和框即失去作用。图图6.5 6.5 滤板和滤框滤板和滤框第11页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤(a)(a)过

13、滤阶段过滤阶段 (b)(b)洗涤阶段洗涤阶段 图图6.6 6.6 板框压滤机内液体流动路径板框压滤机内液体流动路径第12页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 过滤时，悬浮液在指定压强下经滤浆通道由滤框角端的暗孔进入框内，如图6.6（a）所示。滤液分别穿过两侧滤布，再沿邻板板面流至滤液出口排走，固体则被截留与框内，待滤饼充满全框后，即停止过滤。若滤饼需要洗涤时，则将洗涤水压入洗水通道，并经由洗涤板角端的暗孔进入板面与滤布之间。此时应关闭洗涤板下部的滤液出口，洗水便在压强差推动下，横穿一层滤布及整个滤框厚度的滤饼，然后再横穿另一层滤布，最后由非洗涤板下部的滤液出口排出，如图6.6（b）所示。这样

14、安排的目的在于提高洗涤效果，减少洗水将滤饼冲出裂缝而造成短路的可能。洗涤结束后，旋开压紧装置并将板框拉开，卸出滤饼，清洗滤布，整理板、框，重新装合，进行另一个操作循环。第13页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 板框压滤机的操作表压，一般不超过8105 Pa,个别有达到15105 Pa。滤板和滤框可以用多种金属材料或木材制成。并可使用塑料涂层，以适应滤浆性质及机械强度等方面的要求。滤液的排出方式有明流和暗流之分。若滤液经由每块滤板底部小管直接排出，则称为明流，如图6.6所示。明流便于观察各块滤板工作是否正常。如见到某板出口滤液浑浊，即可关闭该处旋塞，以免影响全部滤液质量。若滤液不宜暴露于空气

15、之中，则需将各板流出的滤液汇集于总管后送走，称为暗流。如图6.4所示。暗流在构造上比较简单，因为省去了许多排出阀。压紧装置的驱动有手动与机动两种。当板、框尺寸较大因而需要较大的压紧力时，必须采用电动或液压传动等机动压紧方式。我国已编有板框压滤机产品的系列标准及规定代号，见图6.7。第14页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 板框压滤机结构简单、制造方便、附属设备少、占地面积小、过滤面积大（可在280M2 过滤面积内根据生产任务调节）、操作压强高（一般为0.30.5 MPa）、对各种物料的适应能力强。其主要缺点是间隙操作、装卸板框的劳动强度大，生产效率低。板框压滤机适用于过滤粘度较大的悬浮液、

16、腐蚀性物料和可压缩物料。图图6.7 6.7 板框压滤机规定代号板框压滤机规定代号第15页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 二，离心机 （一）一般概念 离心机是利用惯性离心力分离液态非均相混合物的机械。它与旋液分离器的主要区别在于离心力是由设备（转鼓）本身旋转而产生的。由于离心机可产生很大的离心力，故可用来分离用一般方法难于分离的悬浮液或乳浊液。根据分离方式，离心机可分为过滤式、沉降式和分离式三种基本类型。过滤式离心机于转鼓壁上开孔，在鼓内壁上覆以滤布，悬浮液加入鼓内并随之旋转，液体受离心力作用被甩出而颗粒被截留在鼓内,从而实现液固分离。沉降式或分离式离心机的鼓壁上没有开孔。若被处理物料为悬

17、浮液，其中密度较大的颗粒沉积于转鼓内壁而液体集于中央并不断引出，此种操作即为离心沉降；若被处理物料为乳浊液，则两种液体按轻重分层，重者在外，轻者在内，各自从适当的径向位置引出，此种操作即为离心分离。第16页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 离心力与重力之比称为分离因数，以Kc表示，根据Kc值又可将离心机分为：常速离心机 Kc3000（一般为6001200）高速离心机 Kc=300050000 超速离心机 Kc50000 最新式的离心机，其分离因数可高达500 000以上，常用来分离胶体颗粒及破坏乳浊液等。分离因数的极限值取决于转动部件的材料强度。在离心机内，由于离心力远远大于重力，所以重力

18、的作用可以忽略不计。离心机的操作方式也有间歇与连续之分。此外，还可根据转鼓轴线的方向将离心机分为立式与卧式。第17页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 （二）离心机的结构与操作 1，三足式离心机 三足式离心机是一种常用的人工卸料的间歇式离心机，可分离从10M的小颗粒到数毫米的大颗粒。图6.8为其实物照片和图6.9为其结构示意图。图6.8上部卸料三足式离心机 图图6.8 6.8 上部卸料三足式离心机上部卸料三足式离心机第18页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 图6.9 三足式离心机结构示意图 1底盘；2支柱；3缓冲弹簧；4摆杆；5鼓壁；6转鼓底；7栏液板；8机盖；9主轴；10轴承座；11制

19、动器手柄；12外壳；13电动机；14制动轮；15滤液出口第19页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 在这种离心机中，为了减轻转鼓的摆动和便于拆卸，将转鼓、外壳和联动装置都固定在机座上。机座借拉杆挂在三个支柱上，所以称为三足式离心机。离心机的转鼓直径一般在1m左右，转速小于2000r/min,壁面钻有许多小孔，内壁衬有滤布,过滤面积约为0.62.7m2。操作时，在转鼓中加入悬浮液，在离心力的作用下，滤液透过滤布和转鼓上的小孔从机座下部排出，固体则被截留在滤布上成为滤饼。待一批料液过滤完毕，或转鼓内的滤饼达到设备允许的最大值时，可停止加料并继续运转一段时间以沥干滤液。必要时，也可于滤饼表面洒以清

20、水进行洗涤，然后停车卸料，清洗设备。三足式离心机与其他型式的离心机相比，具有构造简单、操作平稳、运转周期可灵活掌握、设备占地面积小、价格低廉等优点，一般可用于间歇生产过程中的小批量、多品种物料的处理，尤其适用于各种盐类结晶的过滤和脱水，晶体较少受到破损。它的缺点是卸料时的劳动条件较差，转动部件位于机座下部，检修不方便。第20页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 2，刮刀卸料式离心机 图6.9为刮刀卸料式离心机的示意图。悬浮液从加料管进入连续运转的卧式转鼓，机内设有耙齿以使沉积的滤渣均布于转鼓内壁。待滤饼达到一定厚度时，停止加料，进行洗涤、沥干。然后，藉液压传动的刮刀逐渐向上移动，将滤饼刮入卸

21、料斗卸出机外，继而清洗转鼓。整个操作周期均在连续运转中完成，每一步骤均采用自动控制的液压操作。刮刀卸料式离心机每一操作周期约3590s，连续运转，生产能力较大，劳动条件好，适宜于过滤连续生产工艺过程中0.1mm的颗粒。对细、粘颗粒的过滤往往需要较长的操作周期，采用此种离心机不够经济，而且刮刀卸料也不够彻底。使用刮刀卸料时，晶体颗粒也会遭到一定程度的破损。图图6.9 6.9 刮刀卸料式离心机刮刀卸料式离心机 第21页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 3、活塞往复式卸料离心机 这种离心机的加料过滤、洗涤、沥干、卸料等操作同时在转鼓内的不同部位进行，图6.10为其结构示意图。料液加入旋转的锥形料

22、斗后被洒在近转鼓底部的一小段范围内，形成约2575mm厚的滤饼层。转鼓底部装有与转鼓一起旋转的推料活塞，其直径稍小于转鼓内壁。活塞与料斗还一起作往复运动，将滤饼逐步推向加料斗的右边。该处的滤饼经洗涤、沥干后，被卸出转鼓外。活塞的冲程约为转鼓全长的1/10，往复次数约30次/min。活塞往复式卸料离心机每小时可处理0.325t的固体，对过滤含固量10%、粒径0.15mm的悬浮液比较合适，在卸料时晶体也较少受到破损。图图6.10 6.10 活塞往复式卸料离心机活塞往复式卸料离心机11原料液；原料液；22洗涤液；洗涤液；33脱液固体；脱液固体；44洗出液；洗出液；55滤液滤液第22页/共40页 第六

23、章第六章 过过 滤滤 4、管式高速离心机 管式高速离心机是一种能产生高强度离心力场的离心机，具有很高的分离因数（1500060000），转鼓的转速可达800050000r/min。为尽量减小转鼓所受的应力，采用较小的鼓径，因而在一定的进料量下，悬浮液沿转鼓轴向运动的速度较大。为此应增大转鼓的长度，以保证物料在鼓内有足够的时间沉降，于是转鼓成为直径小而高度相对很大的管式构形，如图6.11所示。管式高速离心机生产能力小，但能分离普通离心机难以处理的物料，如分离乳浊液及含有稀薄微细颗粒的悬浮液。乳浊液或悬浮液由底部进料管送入转鼓，鼓内有径向安装的挡板（图中未画出），以便带动液体迅速旋转。如处理乳浊液

24、，则液体分轻重两层各由上部不同的出口流出；如处理悬浮液，则只用一个液体出口，微粒附着于鼓壁上，经相当时间后停车取出。图图6.11 6.11 管式高速离心机管式高速离心机第23页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 三，转筒真空过滤机 转筒真空过滤机是一种连续操作的过滤机械，广泛应用于工业生产中。如图6.12所示。图6.12转筒真空过滤机装置示意图 图图6.12 6.12 转筒真空过滤机装置示意图转筒真空过滤机装置示意图第24页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 设备的主体是一个能转动的水平圆筒，其表面有一层金属网，网上覆盖滤布，筒的下部浸入滤浆中。圆筒沿径向分隔成若干扇形格，每格都有单独的孔

25、道通至分配头上。圆筒转动时，凭借分配头的作用使这些孔道依次分别与真空管道和压缩空气管道相通，因而在回转一周的过程中每个扇形格表面即可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸饼等项操作。分配头由紧密贴合着的转动盘与固定盘构成，转动盘随着筒体一起旋转，固定盘内侧面各凹槽分别与各种不同作用的管道相连。如图6.13所示，图图6.13 6.13 转筒及分配头的结构转筒及分配头的结构 a,a,转筒；转筒；b,b,滤饼；滤饼；c,c,割刀；割刀；d,d,转动盘；转动盘；e,e,固定盘；固定盘；f,f,吸走滤液的真空凹槽；吸走滤液的真空凹槽；g,g,吸走洗水的真空凹槽；吸走洗水的真空凹槽；h,h,通入压缩空气的凹槽

26、通入压缩空气的凹槽第25页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 当扇形格1开始浸入滤浆内时，转动盘上相应的小孔便于固定盘上的凹槽f相对，从而与真空管道连通，吸走滤液。图上扇形格1-7所处的位置称为过滤区。扇形格转出滤浆槽后，仍与凹槽f相通，继续吸干残留在滤饼中的滤液。扇形格8-10所处的位置称为吸干区。扇形格转至12的位置时，洗涤水喷洒于滤饼上，此时扇形格与固定盘上的凹槽g相通，以另一真空管道吸走洗水。扇形格12、13所处的位置称为洗涤区。扇形格11对应于固定盘上凹槽f与g之间，不与任何管道相连通，该位置称为不工作区。扇形格14的位置为吸干区，15为不工作区。扇形格16、17与固定盘凹槽h相通

27、，再与压缩空气管道相连，压缩空气从内向外穿过滤布而将滤饼吹松，随后由割刀将滤饼卸除。扇形格16、17的位置称为吹松区及卸料区，18为不工作区。如此连续运转，整个转筒表面上便构成了连续的过滤操作。转筒过滤机的操作关键在于分配头，它使每个扇形格通过不同部位时依次进行过滤、吸干、洗涤、再吸干吹松、卸料等几个步骤。第26页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 转筒真空过滤机能连续地自动操作，节省人力，生产能力强，特别适宜于处理量大而容易过滤的料浆。但附属设备较多，投资费用高，过滤面积不大。此外，由于它是真空操作，因而过滤推动力有限，尤其不能过滤温度较高（或饱和蒸汽压较高）的滤浆。对较难过滤的物料适应能

28、力较差，滤饼洗涤液也不充分。第27页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 四，加压叶滤机 图6.14所示的加压叶滤机是由许多不同宽度的长方形滤叶装合而成。滤叶由金属多孔板或金属网制造，内部有空间，外罩滤布。过滤时滤叶安装在能承受内压的密闭机壳内。滤浆用泵压送到机壳内，滤液穿过滤布进入叶内，汇集至总管后排出机外，颗粒则积于滤布外侧形成滤饼。滤饼的厚度通常为5-35mm，视滤浆性质和操作情况而定。若滤饼需要洗涤，则于过滤完毕后通入洗水，洗水的路径与滤液相同。洗涤过后打开机壳上盖，拔出滤叶卸除滤饼。加压叶滤机的优点是密闭操作，改善了操作条件，过滤速度大，洗涤效果好。缺点是造价较高，更换滤布比较麻烦。

29、图图6.14 6.14 加压叶滤机加压叶滤机 1 1，滤饼；，滤饼；2 2，滤布；，滤布；3 3，拔出装置；，拔出装置；4 4，橡胶圈，橡胶圈第28页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 五，其它过滤设备 如图6.15所示。这是一种最简单的真空吸滤器，它相当于一个不带盖的釜式反应器，在靠近釜底安放了一块带孔的筛板，过滤时在筛板上放置一个滤布袋，釜底的出料口连接滤液储槽，滤液储槽与真空系统连接，开动真空泵，就可将滤浆灌入滤布袋开始过滤。过滤结束，可洗涤滤饼、压干。然后取出滤饼放入方形盘中，铺开，送入干燥箱干燥。这种过滤方式，在生产量不大的场合被广泛采用。图6.15 真空吸滤器第29页/共40页

30、第六章第六章 过过 滤滤 6.3 过滤设备选型的基本准则:一，过滤操作的影响因素及过程强化 影响过滤速率的因素很多，可归结为结构因素、物系因素和操作因素。如过滤压差、过滤温度、滤饼厚度，物料性质（滤饼、滤液），过滤介质等。强化过滤过程的途径主要有：改变悬浮液性质（温度、稀释等方法降低悬浮液粘度），加入助滤剂改变滤饼结构，加入混凝剂、絮凝剂改变悬浮液中颗粒的聚集状态，采用一边过滤一边搅拌的动态过滤等。第30页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 二，过滤设备选型的基本准则 正确地为某一生产过程中所需过滤的物料选择一台合理的过滤设备,是一项很困难的任务,这不仅仅是各个过程所处理的物料千差万别,过滤

31、目的也不一样,生产规模和过程是否连续也影响着设备的选型.此外,由上节可见过滤设备种类繁多,对某一过程可能同时有几种设备可供选用.这时,应根据物料的过滤性能和模型试验的结果,进行技术经济的综合评价,以便确定一种工艺上合理,投资和操作费用最经济的设备,这里仅提供几个过滤机选用的基本原则以供参考.第31页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 1根据物料的过滤性能，初步确定选择那种推动力的过滤设备，在着手进行过滤设备选型工作之前，应对所需过滤的物料进行过滤性能的测定工作，包括料浆的含固率、比重、固体颗粒的平均粒径和粒度分布、颗粒的沉降速度、滤饼的平均比阻力系数和滤饼的含湿率、滤饼的可压缩性系数、过滤介

32、质的选择和它与滤饼的剥离性能等。如测得的物料平均比阻力系数11011米/公斤质时，我们常常选用真空过滤设备，当平均比阻力系数为1101111013米/公斤质时，常使用加压过滤设备，只有在料浆中固体含量很高，用间歇加压过滤设备。卸滤饼过于频繁时，或有其它特殊要求时可填重地考虑使用真空过滤设备，当然对于易过滤物料如果料浆含固率很低也可以使用间歇式的加压过滤设备，当滤饼的平均比阻力系数11013米/公斤质时，应当使用加压过滤设备。滤饼的可压缩性系数表征了滤饼的平均比阻力系数，随着过滤压力的升高而增加的速率，一般=01.0之间，当0时滤饼为不可压缩的，此时提高过滤压力，过滤速率几乎成正比的增加，但当0

33、.7时，随着过滤压力的增加过滤速率增加不明显，此时使用过高的过滤压力往往是不合算的，现在不少研究者已发现有些物料的1，此时随着过滤压力的升高，过滤速率反而下降，对于这类物料使用高的过滤压力更不合宜。第32页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 2，根据处理物料的化学性质检查所选择的过滤机类型是否正确，例如对于易挥发，易燃物料一般不使用真空过滤设备，这是因为真空条件下液相物料挥发量增加，从而使真空系统中要增加冷凝器，而此时加压过滤设备就比较简单了，另外，有毒或有放射性的物料，一般应当选择可以进行密闭操作的过滤设备。3，根据工艺过程的特点和生产规模对可选择的过滤设备进行筛选，一般当生产规模大时应选

34、择连续式的，工人劳动强度小的设备，对生产规模小或者工艺过程本身是间歇操作的，那么选用间歇式操作的过滤设备可以达到节省投资，操作费用低而工人劳动强度也不很高的效果。同时我们还应考虑所选择过滤设备的单机最大过滤面积，因为在处理量大而设备单机面积有限时，同时要使用许多台过滤设备往往是不合适的。第33页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 4，根据对滤饼的纯度或母液回收率等要求来确定过滤机的类型，为了提高滤饼的洗涤效率，一般可以使用过滤面是水平的设备，因为水平放置的过滤面在过滤时形成的滤饼厚度比较均匀，所以在洗涤时各点的滤饼阻力相近而有利于洗涤水的均匀分布，这样能保证所有的滤饼在洗涤时有等量的洗水通过

35、从而达到均匀洗涤的效果，对于母液回收率要求高而希望能回收浓度尽可能高的洗涤液时，应考虑选择可以进行多级逆流洗涤的过滤设备。第34页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 5，根据对滤饼含湿率的要求，决定是否选择带有机械挤压过程的设备，如果滤饼具有较高的可压缩性(例如滤饼的可压缩性系数大于0.5时)，又要求生产较低含湿率的滤饼，此时可以使用带有机械挤压过程的过滤设备，例如具有皮膜挤压装置的板框压滤机，皮膜挤压管式压滤机等，在真空类过滤设备中真空转鼓和水平真空带式过滤机均可以增加挤压装置，但是这种设备并不是对所有物料都合适的，首先对于可压缩性系数很低的滤饼由于机械挤压对滤饼脱水的效果不明显而一般不宜

36、采用。另外在滤饼含湿率没有严格要求时也不应使用，因为这类设备结构较复杂，设备的造价和操作费用均有增加的趋势。对于滤饼可压缩性系数低而又要求滤饼含湿率低时，对加压过滤设备可以用压缩空气吹干的方法，对真空过滤设备可以用增加抽干时间的方法来降低滤饼的含湿率，必要时也可用热空气或蒸气对滤饼加热，也有人用远红外加热板在水平真空带式过滤机的滤饼抽干区对滤饼加热，从而降价滤饼含湿率。第35页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 6.过滤介质的选择：通常过滤设备型式选定后，过滤介质的正确选择也是非常重要的，在工业上应用较广泛的过滤介质是滤布，滤布由于它的材料，纤维长短，布的织法和结构不同而影响了它的耐腐蚀性，

37、固体颗粒的捕集性能，通常要根据物料特性，过滤目的并结合一定的试验来确定合适的过滤介质。7，根据所选择的设备，物料的基本特性数据，进行设备生产能力和最佳操作条件的计算，以确定设备的大小，投资费用，操作费用，如有几种设备可供选择时，或多种操作方法或操作条件可供选择时，在此基础上可以进行技术经济评价，以确定一种最佳的选择，必要时可以进行模型试验，以进一步验证选择的正确性，尤其是设备的卸滤饼性能往往需要在模型机上进行验证。第36页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 三，过滤过程实例 图6.16 过滤过程流程图 1，悬浮液槽；2，压力调节阀；3，泵；4，排尽阀；5，压滤阀 6，冲洗水龙头；7，进水阀；

38、8，压力表；9，压力表阀；10，板框压滤机；11，排气阀；12，压缩空气阀；13，压缩机；14，标尺；15，滤液计量槽；16，电子秤；17，滤液放液阀第37页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 作业题及参考答案 （1）工业上常用的过滤介质主要有哪几类？并举例说明。答：织物介质。又称滤布，包括由棉、毛、丝、麻等天然纤维及各种合成纤维制成的织物，以及由玻璃丝等制成的织物。织物介质能截留的颗粒从565M。粒状介质。包括细沙、木炭、石棉、硅藻土等细小坚硬的颗粒状物质，或非编织的纤维（玻璃棉）堆积而成，多用于深床过滤。多孔固体过滤介质。是具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料和多孔金属制成的

39、管或板。能截留13M的微小颗粒，适用于处理只含少量细小颗粒的腐蚀性悬浮液及其他特殊场合。多孔膜。用于膜过滤的有各种有机高分子膜和无机材料膜，膜很薄（几十微米到200M），孔很小，可以分离小到0.005M的颗粒。应用多孔膜的过滤有超滤、渗透、反渗透、微滤等。第38页/共40页 第六章第六章 过过 滤滤 2，试述三种过滤设备，并简述它们的工作过程。答：（1）板框压滤机 过滤时，悬浮液在指定压强下经滤浆通道由滤框角端的暗孔进入框内。滤液分别穿过两侧滤布，再沿邻板板面流至滤液出口排走，固体则被截留与框内，待滤饼充满全框后，即停止过滤。若滤饼需要洗涤时，则将洗涤水压入洗水通道，并经由洗涤板角端的暗孔进入

40、板面与滤布之间。此时应关闭洗涤板下部的滤液出口，洗水便在压强差推动下，横穿一层滤布及整个滤框厚度的滤饼，然后再横穿另一层滤布，最后由非洗涤板下部的滤液出口排出。洗涤结束后，旋开压紧装置并将板框拉开，卸出滤饼，清洗滤布，整理板、框，重新装合，进行另一个操作循环。（2）三足式离心机 操作时，在转鼓中加入悬浮液，在离心力的作用下，滤液透过滤布和转鼓上的小孔从机座下部排出，固体则被截留在滤布上成为滤饼。待一批料液过滤完毕，或转鼓内的滤饼达到设备允许的最大值时，可停止加料并继续运转一段时间以沥干滤液。必要时，也可于滤饼表面洒以清水进行洗涤，然后停车卸料，清洗设备。（3）真空吸滤器 这是一种最简单的真空吸滤器，它相当于一个不带盖的釜式反应器，在靠近釜底安放了一块带孔的筛板，过滤时在筛板上放置一个滤布袋，釜底的出料口连接滤液储槽，滤液储槽与真空系统连接，开动真空泵，就可将滤浆灌入滤布袋开始过滤。过滤结束，可洗涤滤饼、压干。然后取出滤饼放入方形盘中，铺开，送入干燥箱干燥。第39页/共40页感谢您的观看！第40页/共40页