助濾劑的使用及其選擇

1、化工部西北化工研究院李惠仁介紹了難過濾性物料過濾中常用助濾劑的類型、 性能、 使用方法以及助濾劑的選擇依據(jù), 并列舉了工業(yè)實(shí)例。關(guān)鍵詞助濾劑、 過濾是一種幫助過濾的物質(zhì), 它只起強(qiáng)化過濾的作用, 過濾過程中不發(fā)生任何化學(xué)變化。 隨著工業(yè)的不斷發(fā)展, 需要進(jìn)行過濾的物料日益增多。 據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo), 經(jīng)過濾分離的 物料可達(dá) 1800 余種, 其中不少屬難過濾物料。 解決難過濾的問題, 主要是靠助濾劑來強(qiáng)化過1概述過濾是利用介質(zhì) (多孔物質(zhì)) 將懸浮液中 固形物截留形成濾餅, 而液體則穿過介質(zhì)被澄 清, 由此達(dá)到液固分離的目的。 該過程為機(jī)械分離操作,是一個(gè)物理過程。 助濾劑顧名思意u m f 正向

2、(uf 增大) 操作時(shí)“最小流化速度”, m sum s最小噴動(dòng)速度, m su 0 0f uf = uf um fu 0 0sus= usum fxeq、xex 方程計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值p 顆粒真密度, k gm 3g 氣體密度, k gm 3氣體粘度, p as( 0) 床層( 靜止) 空隙率顆粒球形度參考文獻(xiàn)童景山, 張 克. 流態(tài)化干燥技術(shù). 北京: 中國建筑工業(yè) 出版社, 1985.h e il c , t e ls m . c an j c h em e ngng, 1983, 61 ( 3) : 331su tau to w , ep ste in n , g race j r. po

3、w de r t ech , 1985, 44 ( 2) : 205l im c j , g race j r. c an j c h em e ngng, 1987, 65 ( 3) : 366f illa m , m a ssim illa l , v acca ro s. c an j c h em e ngng,1983, 61 ( 6) : 370o laza r m , san jo se m j , a guayo a t e t a l. c h em e n2gng j , 1993, 51 ( 1) : 45o laza r m , san jo se m j , a gu

4、ayo a t e t a l. c h em e n2gng j , 1993, 51 ( 1) : 53ya te s j g. f undam en ta ls o f f lu id ized - bed c h em ica lp ro ce sse s. sc r ibe d e sign, g r illingh am , ken t, 1983 (p 10)j y d ay, h l it tm an and m h m o rgan e t a l. a n ax2 isymm e t r ic m o de l fo r f lu id f low in th e annu

5、 lu s o f a spo u t - f lu id bed. c h em ica l e ng inee r ing sc ience, 1991,46 ( 3)圖 12 噴動(dòng)-流化操作與流化操作時(shí) pb l 0 與 uf 關(guān)系曲線11、2噴動(dòng)- 流化操作3流化操作23符號說明d c 床內(nèi)徑, md0噴嘴內(nèi)徑, m45dp (d 顆粒 平均 粒徑, mp )( )6dsv dsv = dp , m5ln pb l 0()d ln pb l 0()kp kp =75 nufld lnufusl (l 0) 物料層( 靜止) 高度, mq f、q s環(huán)形區(qū)、噴動(dòng)區(qū)氣流流率, m 3s u

6、f、us環(huán)形區(qū)、噴動(dòng)區(qū)表觀氣速, m sut ut = uf + us, m 3sum f 最小流化速度, m s89濾, 另外是開發(fā)新型過濾裝置。 助濾劑中用量最多的是硅藻土助濾劑, 占助濾劑總量的 50% 以上, 而且使用十分廣泛。 我國用量最多的是 輕工業(yè)系統(tǒng), 如啤酒、 飲料、 制糖等行業(yè), 年 耗量萬噸左右, 日本硅藻土助濾劑年耗量約 8萬噸, 可見對助濾劑需求量之大。 由于助濾劑的品種和規(guī)格較多, 在使用時(shí)必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。2助濾劑的分類及使用211 助濾劑的分類 把常用的助濾劑按其材質(zhì)分類如下:表 1助濾劑的分類及其特點(diǎn)小, 是較理想的助濾劑。藻土相同。212助濾劑的使用對粘性

7、和固形物分散度高的懸浮液, 過濾 時(shí)往往在介質(zhì)表面形成一層糊狀物, 使過濾速度很快下降, 過濾周期非常短, 給過濾操作造 成困難。 在這種情況下, 使用助濾劑來強(qiáng)化過 濾是一種行之有效的方法。21211 助濾劑在過濾過程中的主要作用(1) 由簡單表面過濾變?yōu)樯畲策^濾, 可得 到高質(zhì)量的濾液。(2) 可防止過濾介質(zhì)被污染。由于助濾劑 把介質(zhì)與過濾原液隔開, 可阻止原液中的固形物的細(xì)微粒子與介質(zhì)表面接觸, 這樣既減少介 質(zhì)污染, 又能防止固形物進(jìn)入介質(zhì)孔隙, 由此 避免了介質(zhì)孔隙的堵塞現(xiàn)象, 這樣可延長過濾周期和介質(zhì)使用壽命。(3) 可增加濾速。因過濾原液中滲入助濾 劑, 使形成的濾餅疏松; 又因

8、助濾劑是多孔性 物質(zhì), 可加大濾液通道, 這樣降低了過濾阻力, 使過濾速度增大。21212助濾劑的使用方法2121211預(yù)涂法液管道, 待助濾劑漿加完后循環(huán)至濾液澄清即預(yù)涂完畢?；焱糠? 將助濾劑加入母液槽進(jìn)行循環(huán)直 到濾液澄清, 即完成預(yù)涂。2121212摻混法 這種方法與混涂法相似。 系將助濾劑摻入懸浮液中混勻后直接過濾。 通常在懸浮液濃度較稀, 而且夾帶的固形物粒子較粗的情況下采 用此法。2121213綜合法 綜合法是將預(yù)涂法與摻混法綜合起來進(jìn)行的。 先進(jìn)行預(yù)涂, 然后再摻混過濾, 是使用助 濾劑進(jìn)行過濾最常用的方法, 它既能使過濾過 程有較長的過濾周期, 又能得到澄清的濾液, 可確保過

9、濾的精度。在工業(yè)中使用助濾劑時(shí), 硅藻土和珍珠巖 二種助濾劑對上述三種方法都適用, 而其它助 濾劑一般都采用摻混法進(jìn)行過濾。213幾種常用助濾劑的物理性質(zhì) 日本硅藻土助濾劑分粗、 中、 細(xì)三級, 美國、 聯(lián)邦德國、 中國只分粗、 細(xì)二級。 粗的呈類 別主要成分 %濾餅堆比重 gcm 3粒度 特點(diǎn)硅藻土s io 2 809501250135240為形狀復(fù)雜的多孔物質(zhì), 非壓縮性, 化學(xué)穩(wěn)定性高, 溶解度極珍珠巖s io 2 約 7001150129240堆比重比硅藻土小, 溶解度與硅藻土相同。纖維素含纖維素9915% 以上01140132直徑 1520長 50100具有可撓性和壓縮性, 形狀細(xì)長

10、, 可完全燃燒, 溶于強(qiáng)堿。石棉硅酸鎂01220132( 與硅藻土混合)長 1000 左右可撓性和壓縮性與纖維素相同, 呈細(xì)長粒狀物, 可溶性與硅炭素炭素01250132150 目 16% 20%200 目 45% 50%320 目 50% 70%耐強(qiáng)堿, 可完全燃燒。助濾劑廠,江蘇常州武進(jìn)助濾劑廠、 吉林長白表 2硅藻土助濾劑的性質(zhì)(日本)表 3珍珠巖助濾劑的性質(zhì) (日本)表 4纖維素助濾劑的性質(zhì) (日本)5 以下012031525174115131 以下0196表 5國內(nèi)硅藻土助濾劑狀況隨縣片狀產(chǎn)地山東 臨朐縣浙江 嵊縣吉林 海龍縣吉林 長白縣四川米易縣 新民村四川米易縣 四漢溝吉林 樺甸

11、縣吉林 撫松縣湖北色澤、質(zhì)地白色 片狀灰白色 片狀灰、灰褐色 塊狀白灰色 塊狀灰白色灰白色白色 塊狀灰色s io 2 % f e2o 3%燒 失 重 %堆 密 度 gcm 3孔 體積 cm 3 g比表面積 m 3g原土精土原土精土原土精土原土精土原土精土原土精土原土原土原土7415431945166014301486419861531110012911406511641802191015701604614861960193311014511355712751931130192013401984610881470134014501239217501502108013201451011931960

12、117313110021186716811945123016401603310851580100201500179431070180213551980163371178190010641550152017657157310751155175015458109013016231692117711701710173212主要孔半徑5005000500080005000800050050005007000100080005004000500500050040005005000500_70003000性 質(zhì)助濾劑5- a10- a20- a10- b顏色水分%堆 密 度 gcm 3濾餅堆密度 gcm

13、3白色5 以下01150122白色5 以下01250124白色5 以下013 以下0128褐色0125粒 度 分 布目, %250250200200150150100100505090% 以上通過介質(zhì)孔隙3016101111161315281950301213142918261710044152518100100ph 值 灰分%濾餅毛細(xì)管孔徑 過濾速度系數(shù)7013 以下7112147013 以下5131157013 以下41811468417項(xiàng)目分類t 31#t 34#粒 度 分 布, %50504040_ 3030202010105522216215414101940152619418114

14、212311315211237152814016真 比 重 濾餅堆密度 gcm 3 過濾速度系數(shù) 濾餅毛細(xì)直徑 21201221104152120116112611ph 值 顏色89白色化 學(xué) 組 分%灼燒減量s io 2f e2o 3a l2o 3c ao m go11177160191413017015品 種分類化學(xué)組分 %粒度分布 , %ph過濾速 度系數(shù)濾餅毛細(xì) 管直徑 粒度灼燒減量 s io 2 a l2o 3f e2o 3 c ao m go50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 5 5s u s j t 900#s u s j t 800# s u s j t

15、 1100# s u s j t 700#s u s j t 600#s u s j t 500s#s u s j t 500#s u s j t 200#s u s j t 100#最粗 粗 粗 粗中粗中粗 細(xì) 最細(xì) 最細(xì)012 8910 415 113 018 015012 8915 714 113 019 018012 9317 318 110 014 015012 8912 512 117 019 016012 8915 715 110 014 015012 8915 714 113 019 018012 8915 714 113 019 018012 8915 714 113 019

16、 018013 9110 513 112 019 0182318 716 1419 1919 3113 115 1101017 417 715 2218 4110 1019 214911 816 1117 1718 3313 1218 6171811 317 910 1319 3214 1714 5151717 617 916 1317 2614 1714 815916 413 516 1414 4019 2011 5110 012 118 515 4617 4012 516212 917 4017 47141419 1112 1712 5717812710818816818710710710

17、61251021521421311811501901250107915615610519414510319117018表 6原料及產(chǎn)品的主要化學(xué)指標(biāo) (表 67 為云南騰沖助濾劑)%表 7物理性能助濾劑。亦可選用硅藻土的代用品珍珠巖,它具備硅藻土的過濾性能, 但來源沒有硅藻土 充足。如果過濾所需要的有價(jià)物是濾餅, 最終還必須從濾餅中把助濾劑除掉才能得到純凈的固 形物, 這種場合若采用硅藻土或珍珠巖, 則將其 從濾餅中分離出來較困難, 故一般不被采用。若選用纖維素或活性炭粉作助濾劑較適合, 因這 二種助濾劑可通過加熱燃燒的方法從濾餅中全 部清除, 因此可得到單一純凈的固形物。在有色 金屬冶煉和廢

18、觸媒的金屬回收中常被采用。有時(shí)為了改善濾餅的強(qiáng)度, 防止濾餅開裂造成濾液通道短路而影響過濾精度, 往往在硅 藻土或珍珠巖助濾劑中混加 13% 的纖維素 或石棉纖維, 可大大改善濾餅的性能。 但食品 飲料行業(yè)嚴(yán)禁使用帶有石棉的助濾劑, 這一點(diǎn) 在食品飲料行業(yè)選用時(shí)必須引起高度重視。對于酸性物料過濾, 因硅藻土和珍珠巖助 濾劑中含有微量的氧化鐵和鋁, 如果對濾液要 求較高, 不允許含有微溶組分存在的話, 可選 用酸洗處理過的硅藻土助濾劑, 這樣可避免微 溶組分進(jìn)入濾液, 以提高濾液的純度。對堿性物料的過濾, 由于硅藻或珍珠巖在n ao h、ko h 和所有強(qiáng)堿中有一定的溶解性, 即使預(yù)先對助濾劑進(jìn)

19、行堿洗處理, 也是無效的, 這種情況下一般不采用硅藻土和珍珠巖二種助濾劑, 而是以堿性鹽類的結(jié)晶代替上述二種助 濾劑的方法進(jìn)行過濾, 如果要采用助濾劑, 只 能選用纖維素。312依據(jù)懸浮液的特性來選擇表 7-粒度分布1表 7-有害元素243助濾劑的選擇助濾劑的選擇,主要依據(jù)過濾目的、 待濾物料的特性以及使用的過濾介質(zhì)等來確定助濾劑的種類、 粒徑及添加量, 以達(dá)到理想的助濾 效果。311依據(jù)過濾目的選擇 過濾的目的是將懸浮液中的固相與液相分開, 有的是為了得到澄清的濾液, 有的是需要固形物形成的濾餅, 或者濾液和濾餅都回收。 工業(yè)過濾的很多場合是舍去濾餅而凈化液 體的。 如果是為了得到澄清的濾液

20、而且需要較 大的過濾速度, 可選用硅藻土助濾劑, 它本身元素 助濾劑p b ppma s ppmh g ppmc d ppmb a加 so - 2國外標(biāo)準(zhǔn) m h 助濾劑 m m 助濾劑 50 50 50 211 20101501032 201000100無混濁 無混濁 無混濁百 分 比 粒級 型號 40m h - 1m m - 1101141516914150841042214601003415010038140100項(xiàng)目 型號真比重gcm 3比表面積m 2g相對 流率堆密度gcm 3m h - 1m m - 121511981185710347025001390115項(xiàng)目 型號顏色白度相對

21、 澄清度150 目篩 余物%m h - 1m m - 1白色 粉紅 857050 9053化學(xué)指標(biāo)產(chǎn)品或原料s io 2%f e2o 3%a l2o 3%c ao%m go%ph鹽酸可 溶物%水溶物%干燥失重國外參考標(biāo)準(zhǔn) 日本硅藻土原礦 云南騰沖原礦m h 助濾劑m m 助濾劑 85861086109615386197911229010094178 2116011611000151019101620188 651801534172217241932161314601701701010150112015101160128 01601290015901120130012101315_ 86167156147 211271148 101310127 301060125 1進(jìn)入纖維縫隙后, 大大降低了過濾速度, 即使度,將更有利于過濾。增大壓力也無濟(jì)于事; 更主要的是造成介質(zhì)污染, 使介質(zhì)再生困難, 嚴(yán)重影響介質(zhì)的使用壽 命。 在這種情況下采用助濾劑可解決其難過濾 性, 預(yù)涂可防止介質(zhì)污染; 摻混可增大濾液通 道, 加快濾液流速。313不同物料對