第三章非均相混合物的分離33

過濾是化工、輕工、食品、制藥和粉體材料等許多生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)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(shè)備載于手冊與樣本之中，更有許多結(jié)構(gòu)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)。本節(jié)僅以工廠中最常見的板框壓濾機(jī)、葉濾機(jī)、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)為例進(jìn)行扼要介紹。3.3過濾設(shè)備及其操作3.3過濾設(shè)備及其操作按操作的特點(diǎn)按推動(dòng)力來源間歇式過濾機(jī)連續(xù)式過濾機(jī)重力過濾機(jī)加壓過濾機(jī)真空過濾機(jī)離心過濾機(jī)分類一、板框壓濾機(jī)（Plate-and-frametypefilterpress）

通過直接給懸浮液加壓，迫使其穿過過濾介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)過濾的目的。其歷史最久且已有超過100種以上的結(jié)構(gòu)，最為常見的是板框式壓濾機(jī)。板框壓濾機(jī)濾液懸浮液1-壓緊裝置2-可動(dòng)頭3-濾框4-濾板5-固定頭6-濾液出口7-濾漿進(jìn)口8-濾布板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)有手動(dòng)壓緊、機(jī)械壓緊和液壓壓緊三種形式。手動(dòng)壓緊是螺旋千斤頂推動(dòng)壓緊板壓緊；機(jī)械壓緊是電動(dòng)機(jī)配H型減速箱，經(jīng)機(jī)架傳動(dòng)部件推動(dòng)壓緊板壓緊；液壓壓緊是有液壓站經(jīng)機(jī)架上的液壓缸部件推動(dòng)壓緊板壓緊。結(jié)構(gòu)：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合組裝壓緊而成。板框數(shù)視工藝要求在機(jī)座長度范圍內(nèi)靈活調(diào)節(jié)。組裝后，在板框的四角位置形成連通的流道，由機(jī)頭上的閥門控制懸浮液、濾液及洗液的進(jìn)出。流程：組裝:1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1裝合、過濾、洗滌、卸渣、清洗板框壓濾機(jī)濾板、濾框洗板板框壓濾機(jī)框非洗板洗板板框壓濾機(jī)洗板板框壓濾機(jī)框非洗板洗板濾液流出懸浮液入口洗滌液流出洗滌液入口板框壓濾機(jī)洗板板框壓濾機(jī)框非洗板洗板濾液流出懸浮液入口過濾操作過濾階段懸浮液從通道進(jìn)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，既可單獨(dú)由每塊濾板上設(shè)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。明流式：便于監(jiān)視每塊濾板的過濾情況，發(fā)現(xiàn)某濾板濾液不純，即可關(guān)閉該板出液口；暗流式：用于濾液易揮發(fā)或?yàn)V液對人體有害的懸浮液的過濾。過濾操作洗板板框壓濾機(jī)框非洗板洗板洗滌液流出洗滌液入口洗滌操作洗滌液由洗滌板上的通道進(jìn)入其兩側(cè)與濾布形成的凹凸空間，穿過濾布、濾餅和濾框另一側(cè)的濾布后排出。洗滌液的行程（包括濾餅和濾布）約為過濾終了時(shí)濾液行程的2倍，而流通面積卻為其1/2，故洗滌速率約為過濾終了速率的1/4。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(jī)卸出濾餅，結(jié)束一次過濾操作。然后清洗、整理、重新組裝、準(zhǔn)備下一次操作。洗滌操作洗滌液的行程（包括濾餅和濾布）約為過濾終了時(shí)濾液行程的2倍，而流通面積卻為其1/2，故洗滌速率約為過濾終了速率的1/4（當(dāng)洗液粘度與濾液相同時(shí)）。洗滌液洗出液框板框板洗滌板非洗滌板板非洗滌板橫穿洗滌洗滌操作方式洗滌操作方式置換洗滌：當(dāng)洗液粘度與濾液相同時(shí)，有過濾基本方程式可知：洗滌速率等于過濾終了速率。置換洗滌易造成洗液走短路，洗滌效果不好，為了提高洗滌效果，可采用橫穿洗滌。洗滌液洗出液框板框板洗滌板非洗滌板板非洗滌板板和濾框可為鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、塑料及木材等，聚乙烯和聚丙烯是目前較為廣泛使用的材料。常用規(guī)格的板框厚度為25~60mm，邊框長為0.2~2.0m，框數(shù)由生產(chǎn)所需定，由數(shù)個(gè)至上百個(gè)不等。操作壓強(qiáng)一般在0.3~1.0Mpa之間。板框壓濾機(jī)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，過濾面積大而占地省，可承受較高的壓差。操作靈活，便于用耐腐蝕材料制造，所得濾餅水分含量少，又能充分洗滌。缺點(diǎn)：間歇式操作，裝、折、清洗時(shí)間較長，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率較低。適用于中小規(guī)模生產(chǎn)及有特殊要求的場合。(適合小批量間歇式生產(chǎn)，主要以半自動(dòng)工作方式為主。)板框式壓濾機(jī)主要用于含固量較多的懸浮液過濾。板框壓濾機(jī)特點(diǎn)例：BMS50/810-25B：板框壓濾機(jī)M：明流S：手動(dòng)壓緊50：過濾面積，m2810：框內(nèi)邊長，mm25：框厚，mm代號板框壓濾機(jī)恒壓過濾計(jì)算1.生產(chǎn)能力板框壓濾機(jī)的操作循環(huán)過濾機(jī)單位時(shí)間所獲得的濾液量，Q，m3/s過濾洗滌卸餅、清洗濾布，組裝操作周期T=過濾時(shí)間τ

+洗滌時(shí)間τ

w+輔助時(shí)間τ

D

在一個(gè)操作周期內(nèi)，過濾時(shí)間τ可根據(jù)過濾設(shè)備的條件及恒壓過濾方程式計(jì)算：當(dāng)操作情況及設(shè)備均一定時(shí)，Cl和C2為常數(shù)。輔助時(shí)間τD要視過濾機(jī)和過濾操作情況而定。板框壓濾機(jī)恒壓過濾計(jì)算濾餅的洗滌時(shí)間τw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（dV/dτ）w不變。洗滌方式置換洗滌橫穿洗滌如果洗液與濾液粘度相同：置換洗滌：洗滌速率與過濾終了速率相同；橫穿洗滌：洗滌速率是過濾終了速率的1/4。板框壓濾機(jī)恒壓過濾計(jì)算某板框過濾機(jī)有5個(gè)濾框，框的尺寸為63563525mm。過濾操作在20℃、恒定壓差下進(jìn)行，過濾常數(shù)K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，濾餅體積與濾液體積之比υ=0.08m3/m3，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助時(shí)間為10分鐘。試求框全充滿所需時(shí)間？假設(shè)濾餅不可壓縮。例

以一個(gè)框?yàn)榛鶞?zhǔn)進(jìn)行計(jì)算?？蛉錆M時(shí)濾餅的體積為：濾液量過濾面積:解：再根據(jù)恒壓過濾方程得：K=4.2410-5m2/s，qe=0.0201m3/m21、結(jié)構(gòu)與工作原理由起過濾作用的濾葉和起密閉作用的筒體構(gòu)成，操作為間歇式。濾葉有圓形和矩形等多種形式，由金屬絲網(wǎng)組成的框架上覆以濾布構(gòu)成，使用時(shí)可將多塊平行排列的濾葉組裝成一體插入箱體內(nèi)。二、葉濾機(jī)（Leaffilter）加壓葉濾機(jī)懸浮液被加壓送入或借真空泵抽吸，濾液穿過濾布進(jìn)入絲網(wǎng)構(gòu)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(dāng)濾餅達(dá)到一定厚度停止過濾。視懸浮液的性質(zhì)和操作壓強(qiáng)的大小，濾餅厚度通常在5~35mm之間。操作

過濾結(jié)束后，可通入洗滌液對濾餅進(jìn)行洗滌，也可用振動(dòng)或壓縮空氣及清水等反吹卸濾渣。優(yōu)點(diǎn)：間歇過濾，單位地面所容納的過濾面積大，洗滌充分，生產(chǎn)能力比壓濾機(jī)大，機(jī)械化程度高，勞動(dòng)力省，密閉過濾，操作環(huán)境較好。缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)高，濾餅中粒度差別較大的顆?？赡芊謩e積聚于不同的高度，使洗滌不均勻。置換洗滌：洗滌液的流通路徑與過濾濾液流通路徑相同，洗滌液的流通截面積與過濾濾液流通截面積相等；在洗滌液與濾液的性質(zhì)接近的情況下，洗滌速率與過濾終了速率相等）。特點(diǎn)SYB系列水平葉片過濾機(jī)WYB系列臥式葉片過濾機(jī)三、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（Rotaryvacuumdrumfilter）1－轉(zhuǎn)筒；2－濾餅；3－割刀；4－分配頭5－吸走濾液的真空凹槽；6－吸走洗水的真空凹槽；7－通入壓縮空氣的凹槽；I－過濾區(qū)；II－洗滌脫水區(qū)；III－卸渣區(qū)1、結(jié)構(gòu)與工作原理

轉(zhuǎn)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。轉(zhuǎn)動(dòng)盤與機(jī)架上的固定盤緊密貼合構(gòu)成分配頭，轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)時(shí)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。轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)1-7：過濾

8-10：吸干

11：不工作12-13：洗滌

14：吸干

15：不工作

16：吹松

17：卸料

18：不工作流程：過濾、洗滌、吸干、吹松、卸渣過濾操作：轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周，每一個(gè)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、反吹清洗表面等全部操作，相應(yīng)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(gè)不同的工作區(qū)域。轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速多在0.1～3r