分离工程、过滤(1)

指导老师主讲人张栋强薛杰琛过滤1123过滤技术概述及其发展过滤原理及设备加快过滤速率的途径21过滤技术概述及其发展1过滤技术概述：过滤技术是一个非常古老的化工单元操作。近年来，随着工业生产技术的发展和生产规模的不断扩大,可供人类使用的资源不断地被消耗,人类赖以生存的环境不断地被污染。为了解决这些问题，高分离强度，高脱水率和高分离精度的过滤技术已经成为过滤趋势。32过滤技术发展趋势：当前过滤技术发展趋势主要是一下几个方面：（1）设备的大型化和自动化。（2）使用机械挤压法来降低滤饼的含湿率。（3）高分离精度设备的开发。（4）设备的合理组合和特殊用途过滤设备的发展。42过滤操作的基本概念12过滤的原理：过滤操作是指利用重力或人为造成的压差式悬浮液通过目中多孔性的过滤介质，悬浮液中的固体颗粒被截留，滤液则穿过介质流出。过滤的目的：从悬浮液中分离处固体颗粒。53过滤术语：过滤操作所处理的悬浮液称为滤浆（料浆），所用的多孔物质称为过滤介质，通过介质空岛的液体称为滤液，被截留的物质称为滤饼或滤渣。64过滤方式：滤饼过滤和深层过滤滤饼过滤时，颗粒的尺寸大多数都比过滤介质的孔道大，过滤初期会有一些细小颗粒穿过介质而使滤液浑浊，但颗粒会在孔道中发生“架桥”现象，使小于孔道的颗粒也能被截留形成滤饼，故当滤饼开始形成，即滤液变清，过滤才能有效的进行。滤饼过滤中真正发挥作用的是滤饼层而不是过滤介质。7深层过滤时，颗粒的尺寸比介质的孔道小得多，但孔道弯曲细长，颗粒进入后很容易被截留，而且由于流体流过时所引起的挤压和冲撞作用，颗粒紧附在孔道的壁面上。此法适合于从液体中除去很小量杂质的悬浮液。如饮用水的净化。85过滤介质：基本要求：适宜的孔径、滤阻小，同时因为过滤介质是滤饼的支撑物，应具有足够的机械强度和耐腐蚀性。常用过滤介质：1.织物介质：由天然或合成纤维、金属丝等编织成的滤布、滤网等。2.多孔性固体介质：烧结金属、玻璃或塑料细粉黏结成的多孔性塑料管等。3.堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉）或非编织纤维（玻璃棉）堆积而成。96助滤剂：将助滤剂混在滤浆中一起过滤。加入方法预涂：用助滤剂配成悬浮液，在正式过滤前用它进行过滤，在过滤介质上形成一层由助滤剂组成的滤饼。助滤剂是质地坚硬且能形成疏松饼层的固体颗粒或纤维状物质，其可以改变饼层的性能，使滤液得以畅流。加入助滤剂可以减少可压缩滤饼的流动阻力。107过滤设备：随着各种生产工艺形成的悬浮液的性质有很大的差异，过滤的目的、原料的处理量也很不相同。长期以来，为了适应各种不同要求而发展了多种形式的过滤机，这些过滤机可按产生压差的方式不同而分成两大类。（1）压滤和吸滤：叶滤机、板框式压滤机、回转真空过滤机等。（2）离心过滤：各种间歇卸渣和连续卸渣离心机。111、板框式过滤机：（1）结构与工作原理：由多块带凹凸纹路的滤板和滤框交替排列于机架而构成。板和框一般制成方形，其端均开有圆孔，这样板、框装合，压紧后即构成供滤浆、滤液或洗涤液流动的通道。框的两侧覆以滤布，空框与滤布围成了容纳滤浆和滤饼的空间。12悬浮液从框的右上角的通道1进入滤框，固体颗粒被截留在框内形成滤饼，滤液穿过滤饼和滤布到达两侧的板，经板面从板的左下角旋塞排出。待框内充满滤饼，即停止过滤。如果滤饼需要洗涤，先关闭洗涤板下方的旋塞，洗液从洗板左上角的通道2进入，依次穿过滤布、滤饼，到达非洗涤板，从其下角的旋塞排出。13板框过滤机的操作是间歇的，每个操作循环由装合、过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段组成。14（2）板框过滤机的优缺点：优点：板框压滤机结构简单，过滤面积大而占地省，过滤压力高，便于用耐腐蚀材料制造，操作灵活，过滤面积可根据产生任务调节。缺点：板框压滤机是间歇操作，劳动强度大，生产效率低。152、叶滤机（1）结构与工作原理：叶滤机有许多滤叶组成。滤叶是由金属多孔板或多孔网制造的扁平框架，内设空间，外包滤布，将滤叶装在密闭的机壳内，为滤浆所浸没。滤浆中的液体在压力作用下穿过滤布进入滤叶内部，成为滤液后从其一端排出。过滤完毕，机壳内改充清水，使水循着与滤液相同的路径通过滤饼进行洗涤，故为置换洗涤。最后，滤饼可用振动器使其脱落16171819（2）主要优缺点优点：（1）适用性较广，可用于处理各种不同的悬浮液；（2）可用塑料等耐腐蚀材料制造；（3）生产连续，管理简单。缺点：（1）过滤面积不大，构造较复杂，成本较高；（2）滤饼的干燥和充分的洗涤较困难；（3）滤液和洗涤水难于分别排出，即难于得到未经稀释的滤液；（4）不适于滤饼阻力较大的膏状悬浮液。203、厢式压滤机（1）结构与工作原理厢式压滤机仅由滤板组成，外表与板框压滤机相似。每块滤板凹进的两个表面与另外的滤板压紧后组成过滤室。料浆通过中心孔加入，滤液在下角排出，带有中心孔的滤布覆盖在滤板上，滤布的中心加料孔部位压紧在两壁面上或把两壁面的滤布用编织管缝合。2122（2）主要优点该机型的主要优点是进料时损耗少，过滤速度快，耐高温及高压，密封性能好，滤饼洗涤均匀，含水率低，且各滤室压力均匀不易坏板，基本适用于所有的固液分离行业。234、回转真空过滤机（1）结构与工作原理在水平安装的中空转鼓表面上覆盖滤布，转鼓下部浸入盛有悬浮液的滤槽中并以一定的转速转动。转鼓内分12个扇形格，每格与转鼓端面上的带孔圆盘相通。此转动盘与装在支架上的固定盘借弹簧压力压紧叠合，这两个互相叠合而又相对转动的圆盘组成一幅分配头。转鼓表面的每格按顺时针方向旋转一周时，相继进行着过滤、脱水、洗涤、卸渣、再生等操作。2425（2）主要优缺点主要优点是可以处理处理量较大而压差不需很大的物料的过滤，而且操作是自动连续的。主要缺点是过滤面积不大，压差也不高。265、离心机离心过滤是借旋转液体产生的径向压差作为过滤的推动力。离心过滤在各种间歇或连续操作的离心过滤机中进行。间歇式离心机又分为人工和自动卸料。275.1、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。离心机的主要部件是一篮式转鼓，壁面钻有许多小孔，内壁衬有金属丝网及滤布。整个机座和外罩借三根拉杆弹簧悬挂于三足支柱上，以减轻运转时的振动。料液加入转鼓后，滤液穿过转鼓于机座下部排出，滤渣沉积于转鼓内壁，待一批料液过滤完毕，或转鼓内的滤渣量达到设备允许的最大值时，可停止加料并继续运转一端时间以沥干滤液。282930主要优缺点：三足式离心机的主要优点是构造简单，运转周期可以灵活掌握，对于处理小批量物料比较实用。主要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。313加快过滤速率的途径过滤技术的改进大体包括两个方面：寻找适当的过滤方法和设备以适应物料的性质；加快过滤速率以提高过滤机的生产能力。加快过滤速率原则上有改变滤饼结构、改变悬浮液中的颗粒聚集状态以及动态过滤（限制滤饼厚度增长）三种途径。321、改变滤饼结构滤饼结构（空隙率、可压缩性等）对过滤速率的影响很大。为了获得较高的过滤速率，希望形成的滤饼较为疏松而且是不可压缩的。通常改变滤饼结构的方法是使用助滤剂。常用的助滤剂是一些不可压缩的粉状或纤维状固体，如硅藻土、膨胀珍珠岩、纤维素等。33助滤剂的基本要求：1、刚性；2、多孔性；3、尺度大体均匀；4、化学稳定性好助滤剂的用法：1、预敷；2、掺滤342、改变悬浮液中的颗粒聚集状态促使分散颗粒聚集的方法有两种：一是加入聚合电解质，如明胶、聚丙烯酰胺等絮凝剂；二是在悬浮体中加入硫酸铝等无机电解质，使颗粒表面的双层电层压缩，颗粒与颗粒得以进一步靠拢并借范德华力凝聚在一起。353、动态过滤在传统过滤装置中，滤饼不受搅动并不断增厚，固体颗粒连同悬浮液都以过滤介质为其流动的终端，因此称为终端过滤。这种过滤的主要阻力大多来自于滤饼。为了保持初始阶段薄层滤饼的高过滤速率，可进行人为的干扰限制滤饼增长。这种过滤称为动态过滤。36动态过滤机中悬浮液始终平行于过滤面流动,过滤介质表面不积存或只积存薄层滤渣，因而避免或减少了滤渣层所造成的过滤阻力。流动状态下的悬浮液浓度不断提高，最终排出过滤机的是尚能流动的悬浮液浓缩浆。这种过滤机的过滤速度比过滤面积相同的板框压滤机高数倍，洗涤效果较好。37谢谢