第3章 非均相物系的分離-過濾

1、3.3 3.3 過過 濾濾3.3.1 3.3.1 過濾的基本概念過濾的基本概念3.3.2 3.3.2 過濾的基本方程式過濾的基本方程式3.3.3 3.3.3 過濾設備及其操作過濾設備及其操作3.3.4 3.3.4 過濾計算過濾計算 固固- -流非均相體系：結晶過程中的晶漿，浸取過程中的固態(tài)流非均相體系：結晶過程中的晶漿，浸取過程中的固態(tài)天然產(chǎn)物與溶劑；催化反應過程中的固體催化劑與反應物。天然產(chǎn)物與溶劑；催化反應過程中的固體催化劑與反應物。 顆粒顆粒- -流體非均相分離技術均基于顆粒與流體兩相性質上的流體非均相分離技術均基于顆粒與流體兩相性質上的差異，如顆粒尺度差異，如顆粒尺度( (過濾過濾)

2、)和顆粒與流體的密度差和顆粒與流體的密度差( (沉降沉降) )。 液體與氣體對顆粒物料分散特性差別很大，故常以液液體與氣體對顆粒物料分散特性差別很大，故常以液- -固和固和氣氣- -固體系加以區(qū)分。不過從兩相流體力學原理的角度而言都固體系加以區(qū)分。不過從兩相流體力學原理的角度而言都是共通的。是共通的。 顆粒分散在液體中稱懸浮液，分散在氣體中稱含塵氣。小顆粒分散在液體中稱懸浮液，分散在氣體中稱含塵氣。小于于1 1 m m的顆粒稱為的顆粒稱為“膠質膠質” ” (Colloid)(Colloid)，分散在液體中稱，分散在液體中稱“溶溶膠膠” ” (Sol) (Sol) ，分散在氣體中則稱，分散在氣體

3、中則稱“氣溶膠氣溶膠”( (Aerosol)Aerosol)。 3.3.1 3.3.1 過濾的基本概念過濾的基本概念利用重力或壓差使懸浮液通過多利用重力或壓差使懸浮液通過多孔性過濾介質，將固體顆粒截留，孔性過濾介質，將固體顆粒截留，從而實現(xiàn)固從而實現(xiàn)固- -液分離。液分離。懸浮液(濾漿)濾餅過濾介質濾液過濾的方式很多，適用的物系也很廣泛，固過濾的方式很多，適用的物系也很廣泛，固- -液、固液、固- -氣、氣、大顆粒、小顆粒都很常見。大顆粒、小顆粒都很常見。采用膜過濾采用膜過濾( (膜分離技術膜分離技術) )可以分離可以分離10 nm10 nm尺度的大分子量尺度的大分子量蛋白質和病毒粒子等。蛋白

4、質和病毒粒子等。無論采用何種過濾方式，均需使用過濾介質，在很多情況無論采用何種過濾方式，均需使用過濾介質，在很多情況下，過濾介質是影響過濾操作重要因素。下，過濾介質是影響過濾操作重要因素。一、過濾方式一、過濾方式 過濾介質為織物、多孔材料或膜等，過濾介質為織物、多孔材料或膜等，孔徑可大于最小顆粒的粒徑。過濾初孔徑可大于最小顆粒的粒徑。過濾初期，部分小顆?？梢赃M入或穿過介質期，部分小顆?？梢赃M入或穿過介質的小孔，后因顆粒的架橋作用使介質的小孔，后因顆粒的架橋作用使介質的孔徑縮小形成有效的阻擋。的孔徑縮小形成有效的阻擋。 被截留在介質表面的顆粒形成濾渣層（濾餅），透過濾被截留在介質表面的顆粒形成濾

5、渣層（濾餅），透過濾餅層的則是被凈化了的濾液。餅層的則是被凈化了的濾液。 隨濾餅的形成，真正起過濾介質作用的是濾餅，而非過隨濾餅的形成，真正起過濾介質作用的是濾餅，而非過濾介質本身，故稱作濾餅過濾。濾介質本身，故稱作濾餅過濾。 濾餅過濾主要用于含固量較大（濾餅過濾主要用于含固量較大（1%1%）的場合。）的場合。 濾餅過濾濾餅過濾( (表面過濾表面過濾) )：深層過濾：深層過濾： 過濾介質一般為介質層較厚的濾床類（如沙層、硅藻土過濾介質一般為介質層較厚的濾床類（如沙層、硅藻土等）；等）； 小于介質孔隙的顆粒可進入到介質內(nèi)部，在長而曲折的小于介質孔隙的顆?？蛇M入到介質內(nèi)部，在長而曲折的孔道中被截留

6、并附著于介質之上；孔道中被截留并附著于介質之上； 深層過濾無濾餅形成，主要用于凈化含固量很少深層過濾無濾餅形成，主要用于凈化含固量很少（0.1%0.1%）的流體，如水的凈化、煙氣除塵等。）的流體，如水的凈化、煙氣除塵等。 二、過濾介質二、過濾介質濾餅支撐物，應有足夠的機械強度和較小的流動阻力、相濾餅支撐物，應有足夠的機械強度和較小的流動阻力、相應的耐腐蝕性和耐熱性；應的耐腐蝕性和耐熱性；多孔、理化性質穩(wěn)定、耐用和可多孔、理化性質穩(wěn)定、耐用和可反復使用。反復使用?？椢锝橘|：織物介質： 最常用的過濾介質，工業(yè)上稱為濾布最常用的過濾介質，工業(yè)上稱為濾布( (網(wǎng)網(wǎng)) )； 由天然纖維、玻璃纖維、合成纖

7、維或者金屬絲編織而成，由天然纖維、玻璃纖維、合成纖維或者金屬絲編織而成，如棉花、麻、羊毛、絲、石棉等，以棉織的帆布、斜紋布如棉花、麻、羊毛、絲、石棉等，以棉織的帆布、斜紋布及毛織的呢絨等應用最廣；及毛織的呢絨等應用最廣； 可截留的最小顆粒視網(wǎng)孔大小而定，一般在幾到幾十可截留的最小顆粒視網(wǎng)孔大小而定，一般在幾到幾十（5 565m65m）微米范圍。）微米范圍。粒狀介質：粒狀介質： 由細石、沙、木炭、硅藻土之類的固體顆粒堆積而成的床由細石、沙、木炭、硅藻土之類的固體顆粒堆積而成的床層，稱作濾床，用作過濾介質使含少量懸浮物的液體澄清；層，稱作濾床，用作過濾介質使含少量懸浮物的液體澄清； 常用于深床過濾

8、。常用于深床過濾。多孔固體介質：多孔固體介質： 用多孔陶瓷、塑料、金屬等粉末燒結成型而制得的多孔用多孔陶瓷、塑料、金屬等粉末燒結成型而制得的多孔性片狀、板狀或管狀的各種多孔性固體材料；性片狀、板狀或管狀的各種多孔性固體材料； 此類介質較厚，孔道細，能截留此類介質較厚，孔道細，能截留1 13mm3mm的微小顆粒。的微小顆粒。多孔膜：多孔膜： 由特殊工藝合成的聚合物薄膜，最常見的是醋酸纖維膜由特殊工藝合成的聚合物薄膜，最常見的是醋酸纖維膜與聚酰胺膜；與聚酰胺膜； 膜過濾屬精密過濾或超濾膜過濾屬精密過濾或超濾( (ultrafiltrationultrafiltration) )，可以分離，可以分離

9、5nm5nm的微粒。的微粒。三、濾餅的壓縮性和助濾劑三、濾餅的壓縮性和助濾劑濾餅的壓縮性濾餅的壓縮性過濾時間過濾時間濾餅厚度濾餅厚度，流動阻力，流動阻力 不可壓縮性濾餅：隨著推動力壓差的增大，濾餅的形狀、不可壓縮性濾餅：隨著推動力壓差的增大，濾餅的形狀、空隙等不變；空隙等不變； 可壓縮性濾餅：如氫氧化物的膠體物質?？蓧嚎s性濾餅：如氫氧化物的膠體物質。助濾劑助濾劑作用：作用：防止膠性微粒對濾孔堵塞，造成濾液的流通受阻。防止膠性微粒對濾孔堵塞，造成濾液的流通受阻。質地堅硬，能形成疏松餅層的粒狀物質，可在濾布上預涂，質地堅硬，能形成疏松餅層的粒狀物質，可在濾布上預涂，也可將某種性質堅硬而又能形成疏松

10、床層的另一種固體顆也可將某種性質堅硬而又能形成疏松床層的另一種固體顆粒作為助濾劑預混在懸浮液中，使濾液得以暢通。粒作為助濾劑預混在懸浮液中，使濾液得以暢通。特性：特性： 能形成多孔餅層的剛性顆粒，提高濾餅滲透性，減小阻力；能形成多孔餅層的剛性顆粒，提高濾餅滲透性，減小阻力； 一定的化學穩(wěn)定性；一定的化學穩(wěn)定性； 操作壓差的范圍內(nèi)不可壓縮性。操作壓差的范圍內(nèi)不可壓縮性。缺點：缺點：加入助濾劑應以獲得清凈濾液為目的，當要回收濾餅加入助濾劑應以獲得清凈濾液為目的，當要回收濾餅時不可用。時不可用。四、過濾的操作方式四、過濾的操作方式過濾：過濾操作中的主要階段，在過程中濾餅不斷增厚、過濾：過濾操作中的主

11、要階段，在過程中濾餅不斷增厚、阻力不斷上升，流體的通過能力則不斷減小；阻力不斷上升，流體的通過能力則不斷減?。幌礈欤簾o論是以濾餅還是濾液為產(chǎn)品，都有必要在卸料之洗滌：無論是以濾餅還是濾液為產(chǎn)品，都有必要在卸料之前用清液置換濾餅中存留的濾液并且洗滌濾餅；前用清液置換濾餅中存留的濾液并且洗滌濾餅；脫濕：以濾餅為產(chǎn)品時洗滌后還可用壓縮空氣進行脫濕；脫濕：以濾餅為產(chǎn)品時洗滌后還可用壓縮空氣進行脫濕；卸料：將濾餅從過濾介質上移去；卸料：將濾餅從過濾介質上移去；清洗過濾介質：使被堵塞的網(wǎng)孔清洗過濾介質：使被堵塞的網(wǎng)孔“再生再生”，以便重復使用。，以便重復使用。根據(jù)使用的過濾設備、過濾介質及所處理的物系的性

12、質和產(chǎn)根據(jù)使用的過濾設備、過濾介質及所處理的物系的性質和產(chǎn)品收集的要求，過濾操作分為：間歇式、連續(xù)式；品收集的要求，過濾操作分為：間歇式、連續(xù)式；根據(jù)提供過濾推動力的方式，又有重力過濾、加壓過濾、真根據(jù)提供過濾推動力的方式，又有重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾之分，其目的都是克服過濾阻力?？者^濾和離心過濾之分，其目的都是克服過濾阻力。 3.3.2 3.3.2 過濾基本方程式過濾基本方程式過濾速率：過濾速率：單位時間獲得的濾液體積，單位時間獲得的濾液體積，m m3 3/s/s過濾速率過濾推動力過濾速率過濾推動力/ /過濾阻過濾阻力力推動力：推動力： 壓差壓差P = P = 濾餅兩側的壓差濾

13、餅兩側的壓差P P1 1過濾介質兩側的壓差過濾介質兩側的壓差P P2 2 濾漿引入管道的阻力；濾漿引入管道的阻力； 濾液通過濾餅的阻力；濾液通過濾餅的阻力； 濾液通過過濾介質的阻力；濾液通過過濾介質的阻力； 濾液引出管道的阻力。濾液引出管道的阻力。阻力：阻力：主要阻力主要阻力dVd過濾速度：過濾速度： 對各種過濾操作方式與設備均可表示為：對各種過濾操作方式與設備均可表示為： tAVudd式中：式中：d dV V d dt t 時間內(nèi)通過過濾面的濾液量；時間內(nèi)通過過濾面的濾液量； A A 過濾面積；過濾面積； u u 單位時間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液量。單位時間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液量。過濾過

14、程實際上是濾液通過濾餅和過濾介質中細小孔道的流過濾過程實際上是濾液通過濾餅和過濾介質中細小孔道的流動過程，由于濾餅的微粒細小，使得濾液流動孔道很小，濾動過程，由于濾餅的微粒細小，使得濾液流動孔道很小，濾液流動的流速也很小，因此濾液的流動一般屬于層流狀態(tài)。液流動的流速也很小，因此濾液的流動一般屬于層流狀態(tài)。一、濾液通過濾餅的流動一、濾液通過濾餅的流動層流流動：層流流動：過濾速率過濾速率dVdV/d/d：實際流速實際流速uu過濾速度過濾速度dVdV/(A/(Ad)d)，流道長，流道長ll濾餅厚度濾餅厚度L L，孔道的平均直徑孔道的平均直徑d d難以測量，故引入比例系數(shù)難以測量，故引入比例系數(shù)r r

15、，將這些因，將這些因素統(tǒng)統(tǒng)并入比例系數(shù)素統(tǒng)統(tǒng)并入比例系數(shù)r r內(nèi)，則：內(nèi)，則：1232 luPd1232 luL dVPrdAd說明：說明：濾液性質：濾液性質：濾餅性質：濾餅性質：L L、A A、r r濾餅的濾餅的比阻比阻阻力阻力推動力推動力 A/LrPLrPAddVorLrPAddV111ArL 阻力阻力濾餅常數(shù)：濾餅常數(shù)：01 rk 濾餅的比阻濾餅的比阻r r：單位：單位：物義：物義：計算：計算：當粘度為當粘度為1 1PaPas s的濾液以的濾液以1 1m m3 3/(m/(m2 2 s)s)的過濾速的過濾速度通過厚度為度通過厚度為1m1m的濾餅層的壓力損失的濾餅層的壓力損失濾餅不可壓縮：

16、濾餅不可壓縮：r = fr = f（濾餅結構）；（濾餅結構）；濾餅可壓縮：濾餅可壓縮：rr單位壓力差下的濾餅比阻，單位壓力差下的濾餅比阻，1/1/m m2 2；s s濾餅的壓縮性指數(shù)，濾餅的壓縮性指數(shù)，s1s1。 2223211mmsmNsmmmNLAddVPr sP rr 二、過濾基本方程式二、過濾基本方程式過濾介質層：認為介質產(chǎn)生的阻力與厚度為過濾介質層：認為介質產(chǎn)生的阻力與厚度為LeLe的濾餅層產(chǎn)生的濾餅層產(chǎn)生 的阻力相等，引入過濾介質的當量濾餅厚度的阻力相等，引入過濾介質的當量濾餅厚度LeLe，則過濾介質的阻力則過濾介質的阻力 = = rLe/ArLe/A濾餅可壓縮：濾餅可壓縮：)LL

17、(rPAPPddVe 介介質質阻阻力力濾濾餅餅阻阻力力過過濾濾速速率率21 )LL(P rPALL rPAddVese)s( 1令餅液比：令餅液比：則：則：過濾基本方程式過濾基本方程式C C濾餅體積濾餅體積/ /濾液體積濾液體積V V， m m3 3餅餅/ /m m3 3液液eeALCVALCV 介介質質當當量量濾濾餅餅體體積積濾濾餅餅體體積積)VV(C rPA)ACVACV( rPA)LL( rPAddVeseses 1211 ，餅餅性性質質，eVVAPfddV 恒壓過濾：一般由保持恒壓的壓縮氣體提供推動力恒壓過濾：一般由保持恒壓的壓縮氣體提供推動力 恒速過濾：一般由容積式泵提供推動力恒速過

18、濾：一般由容積式泵提供推動力 變壓變速過濾：一般由離心泵提供推動力，隨過濾阻力增加變壓變速過濾：一般由離心泵提供推動力，隨過濾阻力增加流量下降。流量下降。 三、恒壓過濾三、恒壓過濾 懸浮液一定，懸浮液一定，、rr、C C可視為常數(shù)，壓力可視為常數(shù)，壓力P P恒定；恒定； 設設V Ve e為過濾介質的虛擬濾液體積，為過濾介質的虛擬濾液體積，e e為獲得為獲得V Ve e所需的虛所需的虛擬過濾時間，二者均為常數(shù)。擬過濾時間，二者均為常數(shù)。令令過濾常數(shù)過濾常數(shù)：C rPKs 12可推導出：可推導出： AKAVVVorKAVVVeee 222222令令q=V/Aq=V/A，q qe e=V=Ve e/

19、A/A，則有：，則有： BKqorKAVeeee 222(A)+(B)(A)+(B)： eeeeKqqKAVV 222恒壓過濾方程式恒壓過濾方程式說明：說明：（V+VV+Ve e）（）（+e e）為一拋物線；）為一拋物線；忽略過濾介質的阻力：忽略過濾介質的阻力：V Ve e0 0，q qe e=0=0，則過濾基，則過濾基本方程式變?yōu)椋罕痉匠淌阶優(yōu)椋?KqKAVqe2220，q qe e、e e稱為介質常數(shù)，與稱為介質常數(shù)，與K K都稱為過濾常數(shù)。都稱為過濾常數(shù)。四、恒速過濾四、恒速過濾恒速過濾即恒速過濾即d dV V/(/(A Ad d)=)=u u為常數(shù)：為常數(shù)： esVVC rPAVddV

20、 12仍令：仍令：C rPKs 12 2222KqqqAKVVVee注：注：K K雖仍稱為常數(shù)，但隨壓差雖仍稱為常數(shù)，但隨壓差P P而變；而變； 恒速過濾很少維持到底，因隨著過濾時間增加，壓差恒速過濾很少維持到底，因隨著過濾時間增加，壓差持續(xù)增大，對設備不利。持續(xù)增大，對設備不利。恒速過濾基本方程恒速過濾基本方程五、先恒速后恒壓過濾五、先恒速后恒壓過濾設時間設時間1 1后，壓差達到后，壓差達到P P，對應的濾液體積為，對應的濾液體積為V V1 1，然后恒，然后恒壓過濾，對過濾基本方程式進行積分：壓過濾，對過濾基本方程式進行積分： VVedKAdVVV1122 12212 KAVVVVee 12

21、12122 KAVVVVVe先恒速后恒壓過濾方程先恒速后恒壓過濾方程實際操作中一般以較低的恒速開始過濾操作，以便在過濾介實際操作中一般以較低的恒速開始過濾操作，以便在過濾介質上平穩(wěn)而均勻地形成濾餅，并且減少顆粒穿透量、避免初質上平穩(wěn)而均勻地形成濾餅，并且減少顆粒穿透量、避免初濾液渾濁或者網(wǎng)孔堵塞。待進入濾餅過濾階段、壓差上升到濾液渾濁或者網(wǎng)孔堵塞。待進入濾餅過濾階段、壓差上升到一定值后，即轉入恒壓過濾直至終了。一定值后，即轉入恒壓過濾直至終了。六、過濾常數(shù)的測定六、過濾常數(shù)的測定恒壓過濾：恒壓過濾：(q+q(q+qe e) )2 2 = K(+ = K(+e e) )微分：微分： eeqKqK

22、dqdKddqqq222 eqKqKq22 濾餅常數(shù)濾餅常數(shù)k k，濾餅壓縮指數(shù)，濾餅壓縮指數(shù)s s，當量濾液體積，當量濾液體積V Ve e 或或q qe e 和過濾和過濾常常K K 等都由過濾物系固液兩相性質決定，需由實驗測定。等都由過濾物系固液兩相性質決定，需由實驗測定。即在恒壓過濾條件下，即在恒壓過濾條件下，/q q q q 的函數(shù)關系是以的函數(shù)關系是以 2 2/ /K K 為斜率、為斜率、2 2q qe e/K /K 為截距的直線，實驗測得不同時刻單位過濾為截距的直線，實驗測得不同時刻單位過濾面積的累積濾液量面積的累積濾液量q q，即可由上式回歸出，即可由上式回歸出K K 和和q qe

23、 e和和e e。由過濾常數(shù)由過濾常數(shù)K K 的定義式：的定義式： lglgK K lglg( ( P P) )為直線方程，斜率為為直線方程，斜率為(1(1- -s s) )、截距為、截距為lglg( (2k2k) )。在不同壓差在不同壓差 P P 下進行恒壓過濾實驗，求得一系列與之對應下進行恒壓過濾實驗，求得一系列與之對應的過濾常數(shù)的過濾常數(shù)K K，再通過上式回歸出濾餅常數(shù)，再通過上式回歸出濾餅常數(shù)k k 和壓縮指數(shù)和壓縮指數(shù)s s。 12sKkplglglg21Kpks3.3.3 3.3.3 過濾設備及其操作過濾設備及其操作 過濾是化工、輕工、食品、制藥和粉體材料等許多生產(chǎn)過濾是化工、輕工、

24、食品、制藥和粉體材料等許多生產(chǎn)領域應用最為廣泛的單元操作之一，既有各種不同類型的系領域應用最為廣泛的單元操作之一，既有各種不同類型的系列化、大型化、通用化的過濾設備載于手冊與樣本之中，更列化、大型化、通用化的過濾設備載于手冊與樣本之中，更有許多結構新穎的過濾裝置隨過程工業(yè)的發(fā)展而不斷問世，有許多結構新穎的過濾裝置隨過程工業(yè)的發(fā)展而不斷問世，非教材所能列數(shù)。非教材所能列數(shù)。 本節(jié)僅以工廠中最常見的板框壓濾機、葉濾機、回轉真本節(jié)僅以工廠中最常見的板框壓濾機、葉濾機、回轉真空過濾機、盤式過濾機和離心過濾機為例進行扼要介紹?？者^濾機、盤式過濾機和離心過濾機為例進行扼要介紹。 一、間歇式過濾機板框壓濾機

25、一、間歇式過濾機板框壓濾機通過直接給懸浮液加壓，迫使其穿過過濾介質來實現(xiàn)過濾的通過直接給懸浮液加壓，迫使其穿過過濾介質來實現(xiàn)過濾的目的，其歷史最久且已有超過目的，其歷史最久且已有超過100100種以上的結構。種以上的結構。 結構：結構：濾液料漿清洗水洗滌液開啟關閉閥門漿料清洗水由交替排列的濾板、濾框由交替排列的濾板、濾框與夾于板框之間的濾布疊與夾于板框之間的濾布疊合組裝壓緊而成。板框數(shù)合組裝壓緊而成。板框數(shù)視工藝要求在機座長度范視工藝要求在機座長度范圍內(nèi)可靈活調節(jié)。組裝后，圍內(nèi)可靈活調節(jié)。組裝后，在板框的四角位置形成連在板框的四角位置形成連通的流道，由機頭上的閥通的流道，由機頭上的閥門控制懸浮

26、液、濾液及洗門控制懸浮液、濾液及洗液的進出。液的進出。過濾階段懸浮液從通道進入濾框，濾液在壓力下穿過濾框兩過濾階段懸浮液從通道進入濾框，濾液在壓力下穿過濾框兩邊的濾布、沿濾布與濾板凹凸表面之間形成的溝道流下，既邊的濾布、沿濾布與濾板凹凸表面之間形成的溝道流下，既可單獨由每塊濾板上設置的出液旋塞排出，稱為明流式；也可單獨由每塊濾板上設置的出液旋塞排出，稱為明流式；也可匯總后排出，稱為暗流式?？蓞R總后排出，稱為暗流式?？?板 框 板洗滌板非洗滌板懸浮液濾液板非洗滌板過濾操作過濾操作：洗滌液由洗滌板上的通道進洗滌液由洗滌板上的通道進入其兩側與濾布形成的凹凸入其兩側與濾布形成的凹凸空間，穿過濾布、濾餅

27、和濾空間，穿過濾布、濾餅和濾框另一側的濾布后排出。框另一側的濾布后排出。洗洗滌液的行程（包括濾餅和濾滌液的行程（包括濾餅和濾布）約為過濾終了時濾液行布）約為過濾終了時濾液行程的程的2 2倍，而流通面積卻為倍，而流通面積卻為其其1/21/2，故洗滌速率約為過，故洗滌速率約為過濾終了速率的濾終了速率的1/41/4。洗滌操作：洗滌操作：洗滌液洗滌液洗出液洗出液框框 板板 框框 板板洗滌板洗滌板非洗滌板非洗滌板板板非洗滌板非洗滌板洗滌終了，若有必要可引入壓縮空氣使濾餅脫濕后再折開過洗滌終了，若有必要可引入壓縮空氣使濾餅脫濕后再折開過濾機卸出濾餅，結束一次過濾操作。然后清洗、整理、重新濾機卸出濾餅，結束

28、一次過濾操作。然后清洗、整理、重新組裝、準備下一次操作。組裝、準備下一次操作。 橫穿洗滌法橫穿洗滌法濾板和濾框可為鑄鐵、碳濾板和濾框可為鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、塑料及木材鋼、不銹鋼、塑料及木材等，聚乙烯和聚丙烯是目等，聚乙烯和聚丙烯是目前較為廣泛使用的材料。前較為廣泛使用的材料。料液壓入濾液流出13245 常用規(guī)格的板框其厚度為常用規(guī)格的板框其厚度為2525100mm,100mm,邊框長為邊框長為m1.5m，框數(shù)由生產(chǎn)所需定，由數(shù)個至上百個不等?？驍?shù)由生產(chǎn)所需定，由數(shù)個至上百個不等。 板框壓濾機的操作壓強一般在板框壓濾機的操作壓強一般在0.8MpaMpa之間。之

29、間。 優(yōu)點：結構簡單緊湊，過濾面積大并可承受較高的壓差。優(yōu)點：結構簡單緊湊，過濾面積大并可承受較高的壓差。 缺點：間歇式操作，所費的裝、折、清洗時間較長，勞缺點：間歇式操作，所費的裝、折、清洗時間較長，勞動強度大，生產(chǎn)效率較低。動強度大，生產(chǎn)效率較低。 板框式壓濾機主要用于含固量較多的懸浮液過濾。板框式壓濾機主要用于含固量較多的懸浮液過濾。 特點：特點：板框壓濾機的型式：板框壓濾機的型式：嵌入式濾布的濾板嵌入式濾布的濾板XASL /630-UBXASL /630-UB系列系列XAZ /2000-UBXAZ /2000-UB系列系列XAZ /800-UBXAZ /800-UB系系DY-Q DY-

30、Q 帶式壓榨過濾機帶式壓榨過濾機XKZXKZ系列全自動快開式壓濾機系列全自動快開式壓濾機二、葉濾機二、葉濾機 由起過濾作用的濾葉和由起過濾作用的濾葉和起密閉作用的筒體構成，操起密閉作用的筒體構成，操作為間歇式。作為間歇式。 濾葉有圓形和矩形等多濾葉有圓形和矩形等多種形式，由金屬絲網(wǎng)組成的種形式，由金屬絲網(wǎng)組成的框架上覆以濾布構成，使用框架上覆以濾布構成，使用時可將多塊平行排列的濾葉時可將多塊平行排列的濾葉組裝成一體插入箱體內(nèi)。組裝成一體插入箱體內(nèi)。濾液淤泥濾漿123結構與原理：結構與原理： 懸浮液被加壓送入或借真空泵進行抽吸，濾液穿懸浮液被加壓送入或借真空泵進行抽吸，濾液穿過濾布進入絲網(wǎng)構成的

31、中空部分并匯集于下部總管流出，顆過濾布進入絲網(wǎng)構成的中空部分并匯集于下部總管流出，顆粒則沉積在濾布上形成濾餅，當濾餅達到一定厚度時停止過粒則沉積在濾布上形成濾餅，當濾餅達到一定厚度時停止過濾。視懸浮液的性質和操作壓強的大小，濾餅厚度通常在濾。視懸浮液的性質和操作壓強的大小，濾餅厚度通常在5 535mm35mm之間。之間。 過濾結束后，通入洗滌液對濾餅進行洗滌，洗滌液的過濾結束后，通入洗滌液對濾餅進行洗滌，洗滌液的行程和流通面積與過濾終了時濾液的行程和流通面積相同，行程和流通面積與過濾終了時濾液的行程和流通面積相同，在洗滌液與濾液的性質接近的情況下，洗滌速率約為過濾在洗滌液與濾液的性質接近的情況

32、下，洗滌速率約為過濾終了時速率?？捎谜駝踊驂嚎s空氣及清水等反吹卸濾渣。終了時速率?？捎谜駝踊驂嚎s空氣及清水等反吹卸濾渣。 操作：操作：優(yōu)點：過濾面積大，設備緊湊，密閉操作，勞動優(yōu)點：過濾面積大，設備緊湊，密閉操作，勞動條件較好。不必每次循環(huán)裝卸濾布，勞條件較好。不必每次循環(huán)裝卸濾布，勞動強度也大大降低。動強度也大大降低。缺點：結構比較復雜，造價較高。缺點：結構比較復雜，造價較高。 特點：特點：葉濾機的型式：葉濾機的型式：NYBNYB系列高效板式密閉過濾機系列高效板式密閉過濾機MYBMYB型全自動板式密閉過濾機型全自動板式密閉過濾機SYBSYB系列水平葉片過濾機系列水平葉片過濾機WYBWYB系列

33、臥式葉片過濾機系列臥式葉片過濾機三、連續(xù)式過濾機轉筒真空過濾機三、連續(xù)式過濾機轉筒真空過濾機1 1轉筒；轉筒；2 2濾餅；濾餅；3 3割刀；割刀；4 4分配頭；分配頭； 5 5吸走濾液的真空凹槽；吸走濾液的真空凹槽；6 6吸走洗水的真吸走洗水的真空凹槽；空凹槽；7 7通入壓縮空氣的凹槽；通入壓縮空氣的凹槽； I I過濾區(qū)；過濾區(qū)；IIII洗滌脫水區(qū)；洗滌脫水區(qū)；IIIIII卸渣區(qū)卸渣區(qū) 結構與原理：結構與原理：轉筒的多孔表面上覆蓋濾布，內(nèi)部分隔成互不相通的若干扇轉筒的多孔表面上覆蓋濾布，內(nèi)部分隔成互不相通的若干扇形過濾室。形過濾室。轉動盤與機架上的固定盤緊密貼合構成分配頭，轉筒回轉時轉動盤與機

34、架上的固定盤緊密貼合構成分配頭，轉筒回轉時各過濾室通過分配頭依次與真空抽濾系統(tǒng)、洗水抽吸回收系各過濾室通過分配頭依次與真空抽濾系統(tǒng)、洗水抽吸回收系統(tǒng)和壓縮空氣反吹系統(tǒng)相通。統(tǒng)和壓縮空氣反吹系統(tǒng)相通。為了不使這些系統(tǒng)彼此串通，在固定盤上設有不與任何通道為了不使這些系統(tǒng)彼此串通，在固定盤上設有不與任何通道相通的非開孔區(qū)。相通的非開孔區(qū)。 轉筒旋轉一周，每一個扇形過濾室依次完成真空過濾、轉筒旋轉一周，每一個扇形過濾室依次完成真空過濾、洗滌、脫水、吸干濾餅和壓縮空氣吹松、刮刀卸料、反吹清洗滌、脫水、吸干濾餅和壓縮空氣吹松、刮刀卸料、反吹清洗表面等全部操作，相應分為過濾區(qū)、洗滌脫水區(qū)、卸料區(qū)洗表面等全部

35、操作，相應分為過濾區(qū)、洗滌脫水區(qū)、卸料區(qū)和表面再生區(qū)等幾個不同的工作區(qū)域。和表面再生區(qū)等幾個不同的工作區(qū)域。 轉筒轉速多在轉筒轉速多在0.10.13 r/min3 r/min，浸入懸浮液中的吸濾面積，浸入懸浮液中的吸濾面積約占總表面的約占總表面的303040%40%。濾餅厚度范圍大約。濾餅厚度范圍大約3 34040mmmm。過濾操作：過濾操作：優(yōu)點：連續(xù)進料，操作自動化，生產(chǎn)能力大，改變轉速即可優(yōu)點：連續(xù)進料，操作自動化，生產(chǎn)能力大，改變轉速即可調節(jié)濾餅厚度，便于在轉鼓表面預涂助濾劑后用于黏、調節(jié)濾餅厚度，便于在轉鼓表面預涂助濾劑后用于黏、細物料的過濾。細物料的過濾。缺點：過濾面積小，設備投資

36、大，過濾推動力有限，濾餅含缺點：過濾面積小，設備投資大，過濾推動力有限，濾餅含液量較大，常達液量較大，常達30%30%。 特點：特點：四、水平回轉翻盤真空過濾機四、水平回轉翻盤真空過濾機沿園周分布排列的若干個扇形過濾盤，各通過徑向管道與中沿園周分布排列的若干個扇形過濾盤，各通過徑向管道與中心分配頭的轉動盤相連。扇形過濾盤的多孔底板上敷設濾布心分配頭的轉動盤相連。扇形過濾盤的多孔底板上敷設濾布作為過濾介質。各扇形盤回轉到不同的圓周位置時，借助于作為過濾介質。各扇形盤回轉到不同的圓周位置時，借助于分配頭依次進行真空抽濾、洗滌、脫水、翻盤分配頭依次進行真空抽濾、洗滌、脫水、翻盤( (吹氣吹氣) )卸

37、渣和卸渣和濾布清洗等全部操作。濾布清洗等全部操作。濾餅洗滌濾漿加入濾布干燥濾布洗凈濾餅卸下濾餅脫水洗水稀洗液濾餅脫水濾餅脫水濃洗液未稀釋的 母液空氣吹入真空分配器五、帶式水平真空過濾機五、帶式水平真空過濾機DU DU 膠帶真空水平過濾機工作原理膠帶真空水平過濾機工作原理六、離心過濾機六、離心過濾機結構與原理：在高速旋轉的多孔轉鼓內(nèi)壁敷設濾布。懸浮液結構與原理：在高速旋轉的多孔轉鼓內(nèi)壁敷設濾布。懸浮液中的液體在慣性離心力的作用下穿過顆粒層和濾布流到轉鼓中的液體在慣性離心力的作用下穿過顆粒層和濾布流到轉鼓外部空間。外部空間。 1234567單級活塞推料離心機示意圖1轉鼓；2活塞推送器；3原料液；4

38、洗滌水；5脫水固體；6洗水；7濾液離心過濾機 臥式刮刀離心機臥式刮刀離心機三足刮刀下離心機三足刮刀下離心機臥式活塞推料離心機臥式活塞推料離心機三足式離心機三足式離心機3.3.4 3.3.4 過濾計算過濾計算可以分為設計型計算與操作型計算兩種類型?？梢苑譃樵O計型計算與操作型計算兩種類型。（1 1）設計型計算）設計型計算 給定或已知的參數(shù)：濾液量給定或已知的參數(shù)：濾液量V V，過濾時間，過濾時間，選擇，選擇P P。 計算目的：求所需要的過濾面積計算目的：求所需要的過濾面積A A。（2 2）操作型計算）操作型計算 已知設備尺寸和參數(shù)，給定操作條件（或給定生產(chǎn)任已知設備尺寸和參數(shù)，給定操作條件（或給定

39、生產(chǎn)任務），核算該過程設備可以完成的生產(chǎn)任務（或求取相務），核算該過程設備可以完成的生產(chǎn)任務（或求取相應的操作條件）。應的操作條件）。 操作型計算均涉及到過濾機生產(chǎn)任務即生產(chǎn)能力的問題。操作型計算均涉及到過濾機生產(chǎn)任務即生產(chǎn)能力的問題。 一、板框過濾機的計算一、板框過濾機的計算生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力：已知已知A A、P P，計算，計算Q Q，這是典型的操作型問題。葉濾機和，這是典型的操作型問題。葉濾機和板框壓濾機都是典型的間歇式過濾機。其特點是：過濾、板框壓濾機都是典型的間歇式過濾機。其特點是：過濾、洗滌、卸餅、清洗濾布、組裝等操作是依次分階段進行洗滌、卸餅、清洗濾布、組裝等操作是依次分階段進行的

40、。在過濾階段全部過濾面積都是有濾液通過（換句話的。在過濾階段全部過濾面積都是有濾液通過（換句話說全部說全部A A都在進行過濾）。過濾階段以外的時間雖然沒有都在進行過濾）。過濾階段以外的時間雖然沒有濾液得到，但仍要計入生產(chǎn)時間之內(nèi)。即計算濾液得到，但仍要計入生產(chǎn)時間之內(nèi)。即計算Q Q必須以一必須以一個操作周期所需的總時間個操作周期所需的總時間為基準。為基準。過濾機單位時間所獲得的濾液量或濾餅量，過濾機單位時間所獲得的濾液量或濾餅量，Q Q，m m3 3/s/s其中：其中：過濾時間過濾時間洗滌時間洗滌時間w w= =？一個操作周期的總時間一個操作周期的總時間 ：生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 ：在一個操作周期內(nèi)

41、，在一個操作周期內(nèi)，D D是固定的，與產(chǎn)量是固定的，與產(chǎn)量V V無關無關 。WDWDVVQ eeKAVV 22濾餅的洗滌速率與洗滌時間：濾餅的洗滌速率與洗滌時間：由于洗液中不含有固體顆粒，故洗滌過程不再有濾餅生成，由于洗液中不含有固體顆粒，故洗滌過程不再有濾餅生成，洗滌速率（洗滌速率（dVdV/d/d）w w不變。不變。橫穿洗滌時：橫穿洗滌時： 洗液流經(jīng)長度洗液流經(jīng)長度過濾終了時濾液流經(jīng)長度的過濾終了時濾液流經(jīng)長度的2 2倍：倍：L LW W=2L=2L； 洗液面積洗液面積=1/2=1/2過濾面積：過濾面積：A AW W=1/2=1/2A A若洗滌液流動性質可視為與濾液相同（若洗滌液流動性質可

42、視為與濾液相同（W W=），洗滌操），洗滌操作壓力與過濾壓力相同，由作壓力與過濾壓力相同，由LrPAddV 41 EWd/dVd/dV eEVVKAddV 22 28KAVVVWeW 說明：說明：若若W W，P PW WP P，則應進行校正：，則應進行校正：忽略介質阻力：忽略介質阻力：q qe e = 0= 0，則：，則：生產(chǎn)中應盡量縮短輔助操作時間生產(chǎn)中應盡量縮短輔助操作時間D D 以提高生產(chǎn)能力。以提高生產(chǎn)能力。注意：對恒壓過濾，過分增加過濾時間注意：對恒壓過濾，過分增加過濾時間在每一次循環(huán)中在每一次循環(huán)中所占比例，并不一定能提高所占比例，并不一定能提高Q Q。因為恒壓操作的過濾。因為恒壓

43、操作的過濾速率隨過濾時間的增長而下降。速率隨過濾時間的增長而下降。 WWWWPP VV/VVVKAVVWWWW88822、W W與與V V有關，有關，VV，W W。V V由生產(chǎn)任務所定由生產(chǎn)任務所定。若若VV，但濾餅厚度但濾餅厚度LL，平均過濾速率，平均過濾速率，W W，D D 一定一定VV的幅度小于的幅度小于的幅度的幅度QQ；LL，平均過濾速率，平均過濾速率，W W，但，但VV，而，而D D一定一定且在一個周期內(nèi)所占比例且在一個周期內(nèi)所占比例 的幅度小于的幅度小于VV的的幅度幅度QQ。 從上面的分析可知，對恒定過濾每一操作周期中必定從上面的分析可知，對恒定過濾每一操作周期中必定存在一最佳的過

44、濾時間存在一最佳的過濾時間optopt使使Q Q最大。因此存在一個最佳最大。因此存在一個最佳操作周期操作周期 。 最佳過濾時間與最大生產(chǎn)能力：最佳過濾時間與最大生產(chǎn)能力：最佳過濾最佳過濾時間時間optopt？由由令令a = a = 洗液量洗液量/ /濾液量濾液量 = = V VW W/V/V，則，則V VW W = aV = aV可以得到：可以得到： 222KAVVVeVCVCKAVVKAe22122221 222121KAVCKACe DDWVaCVaCVCVCVVQ 22122148輔助時間輔助時間D D一定，將上式微分一定，將上式微分dQ/dV dQ/dV = 0= 0，對應，對應Q Q

45、maxmax，則：，則：忽略介質阻力：忽略介質阻力：濾餅不洗滌：濾餅不洗滌： 22218181KAVaVCaD aD81 Da0結論（板框壓濾機）：結論（板框壓濾機）： 忽略介質阻力，濾餅不洗滌，當過濾時間忽略介質阻力，濾餅不洗滌，當過濾時間= = 輔助時間輔助時間D D時，生產(chǎn)能力時，生產(chǎn)能力Q Q最大；最大； 濾餅進行洗滌，可以證明：當濾餅進行洗滌，可以證明：當+W W = =D D時，達到一定時，達到一定Q Q值所需的時間最短，即：值所需的時間最短，即： 若考略介質阻力，濾餅進行洗滌，應取若考略介質阻力，濾餅進行洗滌，應取+W W略大于略大于D D。aD81 二、轉筒真空過濾機的計算二、轉筒真空過濾機的計算轉筒真空過濾機的特點是連續(xù)過濾，即過濾、洗滌、去濕、轉筒真空過濾機的特點是連續(xù)過濾，即過濾、洗滌、去濕、卸餅、濾布再生等操作是在過濾機內(nèi)分區(qū)域同時進行的，卸餅、濾布再生等操作是在過濾機內(nèi)分區(qū)域同時進行的，其生產(chǎn)能力其生產(chǎn)能力Q Q的計算也要以一個操作周期即轉鼓旋轉一周所的計算也要以一個操作周期即轉鼓旋轉一周所經(jīng)歷的時間經(jīng)歷的時間T T為基準。但全部轉鼓面積中只有浸入懸浮液中為基準。但全部轉鼓面積中只有浸入懸浮液中屬于過濾區(qū)的那部分面積