第三章非均相混合物的分离3.3

1、过滤是化工、轻工、食品、制药和粉体材料等许多生产过滤是化工、轻工、食品、制药和粉体材料等许多生产领域应用最为广泛的单元操作之一，既有各种不同类型的领域应用最为广泛的单元操作之一，既有各种不同类型的系列化、大型化、通用化的过滤设备载于手册与样本之中，系列化、大型化、通用化的过滤设备载于手册与样本之中，更有许多结构新颖的过滤装置随过程工业的发展而不断问更有许多结构新颖的过滤装置随过程工业的发展而不断问世，非教材所能列数。世，非教材所能列数。本节仅以工厂中最常见的本节仅以工厂中最常见的板框压滤机板框压滤机、叶滤机、回转真、叶滤机、回转真空过滤机为例进行扼要介绍。空过滤机为例进行扼要介绍。 3.3 过

2、滤设备及其操作过滤设备及其操作3.3 过滤设备及其操作过滤设备及其操作按操作的特点按操作的特点按推动力来源按推动力来源 间歇式过滤机间歇式过滤机连续式过滤机连续式过滤机重力过滤机重力过滤机加压过滤机加压过滤机真空过滤机真空过滤机离心过滤机离心过滤机分类分类一、板框压滤机一、板框压滤机（Plate-and-frame type filter press） 通过直接给悬浮液加压，迫使其穿过过通过直接给悬浮液加压，迫使其穿过过滤介质来实现过滤的目的。其历史最久且已滤介质来实现过滤的目的。其历史最久且已有超过有超过100100种以上的结构，最为常见的是板种以上的结构，最为常见的是板框式压滤机。框式压滤

3、机。 板框压滤机板框压滤机滤液滤液悬浮液悬浮液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-滤浆进口滤浆进口 8-8-滤布滤布板框压滤机有板框压滤机有手动压紧、机械压紧和液压手动压紧、机械压紧和液压压紧压紧三种形式。三种形式。手动压紧是螺旋千斤顶推动压紧板压紧；手动压紧是螺旋千斤顶推动压紧板压紧；机械压紧是电动机配机械压紧是电动机配H H型减速箱，经机架型减速箱，经机架传动部件推动压紧板压紧；传动部件推动压紧板压紧；液压压紧是有液压站经机架上的液压缸部液压压紧是有液压站经机架上的液压缸部件推动压紧板

4、压紧。件推动压紧板压紧。组装组装: 1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板滤液流出滤液流出悬悬浮浮液液入入口口洗涤液流出洗涤液流出洗洗涤涤液液入入口口洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板滤液流出滤液流出悬悬浮浮液液入入口口过滤操作过滤操作明流式：明流式：便于监视每块滤板的过滤情况，发现某滤板滤液不纯，便于监视每块滤板的过滤情况，发现某滤板滤液不纯，即可关闭该板出液口；即可关闭该板出液口；暗流式：暗流式：用于滤液易挥发或滤液对人体有害的悬浮液的过滤。用于滤液易挥发或

5、滤液对人体有害的悬浮液的过滤。过滤操作过滤操作洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板洗涤液流出洗涤液流出洗洗涤涤液液入入口口洗涤操作洗涤操作洗涤液由洗涤液由洗涤板洗涤板上的通道上的通道进入其两侧与滤布形成的凹凸进入其两侧与滤布形成的凹凸空间，穿过空间，穿过滤布滤布、滤饼滤饼和和滤框滤框另一侧的滤布另一侧的滤布后排出。洗涤液后排出。洗涤液的行程（包括滤饼和滤布）约的行程（包括滤饼和滤布）约为过滤终了时滤液行程的为过滤终了时滤液行程的2 2倍倍，而流通面积却为其而流通面积却为其1/21/2，故洗，故洗涤速率约为过滤终了速率的涤速率约为过滤终了速率的1/41/4。洗涤终了，若有必要可引

6、入洗涤终了，若有必要可引入压缩空气压缩空气使滤饼脱湿后再折使滤饼脱湿后再折开过滤机卸出滤饼，结束一次过滤操作。然后清洗、整理、开过滤机卸出滤饼，结束一次过滤操作。然后清洗、整理、重新组装、准备下一次操作。重新组装、准备下一次操作。 洗涤操作洗涤操作滤 液料 浆清 洗 水洗 涤 液开启关闭阀 门浆 料清 洗 水洗涤液的行程（包括滤饼和洗涤液的行程（包括滤饼和滤布）约为过滤终了时滤液滤布）约为过滤终了时滤液行程的行程的2 2倍，而流通面积却倍，而流通面积却为其为其1/21/2，故洗涤速率约为故洗涤速率约为过滤终了速率的过滤终了速率的1/41/4（当洗（当洗液粘度与滤液相同时）。液粘度与滤液相同时）

7、。洗涤液洗涤液洗出液洗出液框框 板板 框框 板板洗涤板洗涤板非洗涤板非洗涤板板板非洗涤板非洗涤板横穿洗涤横穿洗涤洗涤操作方式洗涤操作方式洗涤操作方式洗涤操作方式置换洗涤：置换洗涤：当洗液粘度与滤液相同时，当洗液粘度与滤液相同时，有过滤基本方程式可知：有过滤基本方程式可知：洗涤速率等于过滤终了速率。洗涤速率等于过滤终了速率。置换洗涤易造成洗液走短路，置换洗涤易造成洗液走短路，洗涤效果不好，为了提高洗洗涤效果不好，为了提高洗涤效果，可采用横穿洗涤。涤效果，可采用横穿洗涤。洗涤液洗涤液洗出液洗出液框框 板板 框框 板板洗涤板洗涤板非洗涤板非洗涤板板板非洗涤板非洗涤板板和滤框可为铸铁、碳钢、不锈钢、塑

8、料及木材板和滤框可为铸铁、碳钢、不锈钢、塑料及木材等，等，聚乙烯聚乙烯和和聚丙烯聚丙烯是目前较为广泛使用的材料。是目前较为广泛使用的材料。常用规格的板框厚度为常用规格的板框厚度为2560mm，边框长为，边框长为0.22.0m，框数由生产所需定，由数个至上百个不，框数由生产所需定，由数个至上百个不等。操作压强一般在等。操作压强一般在0.31.0Mpa之间。之间。板框压滤机特点板框压滤机特点优点：优点：结构简单紧凑，过滤面积大而占地省，可承受较高结构简单紧凑，过滤面积大而占地省，可承受较高的压差。操作灵活，便于用耐腐蚀材料制造，所得滤饼的压差。操作灵活，便于用耐腐蚀材料制造，所得滤饼水分含量少，又

9、能充分洗涤。水分含量少，又能充分洗涤。缺点：缺点：间歇式操作，装、折、清洗时间较长，劳动强度大，间歇式操作，装、折、清洗时间较长，劳动强度大，生产效率较低。适用于中小规模生产及有特殊要求的场生产效率较低。适用于中小规模生产及有特殊要求的场合。合。( (适合小批量间歇式生产，主要以半自动工作方式适合小批量间歇式生产，主要以半自动工作方式为主。为主。)板框式压滤机主要用于含固量较多的悬浮液过滤。板框式压滤机主要用于含固量较多的悬浮液过滤。 板框压滤机特点板框压滤机特点例：例：BMS50/810-25B：板框压滤机板框压滤机M：明流明流S：手动压紧手动压紧50：过滤面积，过滤面积，m2810：框内边

10、长，框内边长，mm25：框厚，框厚，mm板框压滤机恒压过滤计算板框压滤机恒压过滤计算1.生产能力生产能力板框压滤机的操作循环板框压滤机的操作循环过滤机单位时间所获得的滤液量，过滤机单位时间所获得的滤液量，Q，m3/s过滤过滤洗涤洗涤卸饼、清洗滤布，组装卸饼、清洗滤布，组装操作周期操作周期T= 过滤时间过滤时间 + 洗涤时间洗涤时间 w +辅助时间辅助时间 D 在一个操作周期内，在一个操作周期内，过滤时间过滤时间可根据过滤设备的条件可根据过滤设备的条件及恒压过滤方程式计算：及恒压过滤方程式计算：222KAVVVe22122221eVVVC VC VKAKA 121CKA 222eVCKA 当操作

11、情况及设备均一定时，当操作情况及设备均一定时，Cl和和C2为常数。为常数。 辅助时间辅助时间D要视过滤机和过滤操作情况而定。要视过滤机和过滤操作情况而定。板框压滤机恒压过滤计算板框压滤机恒压过滤计算滤饼的滤饼的洗涤时间洗涤时间w由于洗液中不含有固体颗粒，故洗涤过程不再有滤饼生成，由于洗液中不含有固体颗粒，故洗涤过程不再有滤饼生成，洗涤速率（洗涤速率（dV/d）w不变不变。洗涤方式洗涤方式置换洗涤置换洗涤横穿洗涤横穿洗涤如果洗液与滤液粘度相同：如果洗液与滤液粘度相同：置换洗涤置换洗涤：洗涤速率与过滤终了速率：洗涤速率与过滤终了速率相同相同；横穿洗涤横穿洗涤：洗涤速率是过滤终了速率的：洗涤速率是过

12、滤终了速率的1/4。板框压滤机恒压过滤计算板框压滤机恒压过滤计算某板框过滤机有某板框过滤机有5个滤框，框的尺寸为个滤框，框的尺寸为635 635 25mm。过 滤 操 作 在过 滤 操 作 在 2 0 、 恒 定 压 差 下 进 行 ， 过 滤 常 数、 恒 定 压 差 下 进 行 ， 过 滤 常 数K=4.24 10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，滤饼体积与滤液体，滤饼体积与滤液体积之比积之比=0.08 m3/m3，滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助，滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助时间为时间为10分钟。试求框全充满所需时间？分钟。试求框全充满所需时间？假设滤饼不可压缩。假设滤饼不可压缩。

13、例例 以一个框为基准进行计算。框全充满时滤饼的体积为：以一个框为基准进行计算。框全充满时滤饼的体积为： 30101. 0025. 0635. 0635. 0mV 饼饼滤液量滤液量 饼VV 23/156. 0806. 0126. 0mm 2806. 0635. 0635. 022mAA侧侧 过滤面积过滤面积: :AVq 3126. 008. 00101. 0m 解：解：22eqqqK再根据恒压过滤方程得：再根据恒压过滤方程得：222eVVVKAK=4.24 10-5m2/s，qe=0.0201m3/m222520.1562 0.156 0.02014.24 10721.912.0mineqqqK

14、s 1 1、结构与工作原理、结构与工作原理 由起过滤作用的由起过滤作用的滤叶滤叶和起密闭作用的和起密闭作用的筒体筒体构构成，操作为成，操作为间歇式间歇式。滤叶有圆形和矩形等滤叶有圆形和矩形等多种形式，由金属丝网多种形式，由金属丝网组成的框架上覆以滤布组成的框架上覆以滤布构成，使用时可将多块构成，使用时可将多块平行排列的滤叶组装成平行排列的滤叶组装成一体插入箱体内。一体插入箱体内。滤液淤泥滤浆123二、叶滤机二、叶滤机（Leaf filter）加压叶滤机加压叶滤机悬浮液被加压送入或借真空悬浮液被加压送入或借真空泵抽吸，泵抽吸，滤液滤液穿过滤布进入穿过滤布进入丝网构成的中空部分并汇集丝网构成的中空

15、部分并汇集于下部总管流出，颗粒则沉于下部总管流出，颗粒则沉积在滤布上形成积在滤布上形成滤饼滤饼，当滤，当滤饼达到一定厚度停止过滤。饼达到一定厚度停止过滤。视悬浮液的性质和操作压强视悬浮液的性质和操作压强的大小，滤饼厚度通常在的大小，滤饼厚度通常在535mm之间。之间。操作操作过滤结束后，可通入过滤结束后，可通入洗涤液洗涤液对滤饼进行洗涤，也可用对滤饼进行洗涤，也可用振动振动或或压缩空气及清水压缩空气及清水等反吹卸滤渣。等反吹卸滤渣。 优点：优点：间歇过滤，单位地面所容纳的过滤面积大，洗涤充分，间歇过滤，单位地面所容纳的过滤面积大，洗涤充分，生产能力比压滤机大，机械化程度高，劳动力省，密闭过生产

16、能力比压滤机大，机械化程度高，劳动力省，密闭过滤，操作环境较好。滤，操作环境较好。缺点：缺点：构造复杂，造价高，滤饼中粒度差别较大的颗粒可能分构造复杂，造价高，滤饼中粒度差别较大的颗粒可能分别积聚于不同的高度，使洗涤不均匀。别积聚于不同的高度，使洗涤不均匀。置换洗涤置换洗涤：洗涤液的流通路径与过滤滤液流通路径相同，洗涤液的洗涤液的流通路径与过滤滤液流通路径相同，洗涤液的流通截面积与过滤滤液流通截面积相等；在洗涤液与滤液流通截面积与过滤滤液流通截面积相等；在洗涤液与滤液的性质接近的情况下，洗涤速率与过滤终了速率相等）。的性质接近的情况下，洗涤速率与过滤终了速率相等）。 特点特点SYBSYB系列水

17、平叶片过滤机系列水平叶片过滤机WYBWYB系列卧式叶片过滤机系列卧式叶片过滤机三、转筒真空过滤机三、转筒真空过滤机（Rotary vacuum drum filter） 1 1转筒；转筒； 2 2滤饼；滤饼；3 3割刀；割刀； 4 4分配头分配头 5 5吸走滤液的真空凹槽；吸走滤液的真空凹槽；6 6吸走洗水的真空凹槽；吸走洗水的真空凹槽；7 7通入压缩空气的凹槽；通入压缩空气的凹槽；I I过滤区；过滤区；II II洗涤脱水区；洗涤脱水区；IIIIII卸渣区卸渣区 5671234IIIIIIa.转动盘b.固定盘1 1、结构与工作原理、结构与工作原理 转筒的多孔表面上覆盖滤布，内部分隔成互不相通的

18、若转筒的多孔表面上覆盖滤布，内部分隔成互不相通的若干扇形过滤室。干扇形过滤室。转动盘转动盘与机架上的与机架上的固定盘固定盘紧密贴合构成分配紧密贴合构成分配头，转筒回转时各过滤室通过分配头依次与头，转筒回转时各过滤室通过分配头依次与真空抽滤系统真空抽滤系统、洗水抽吸回收系统洗水抽吸回收系统和和压缩空气反吹系统压缩空气反吹系统相通。相通。转筒真空过滤机转筒真空过滤机转筒真空过滤机转筒真空过滤机流程：流程：过滤、洗涤、吸干、吹松、卸渣过滤、洗涤、吸干、吹松、卸渣过滤操作：过滤操作：转筒旋转一周，每一个扇形过滤室依次完成真空转筒旋转一周，每一个扇形过滤室依次完成真空过滤、洗涤、脱水、吸干滤饼和压缩空气吹松、刮刀卸料、过滤、洗涤、脱水、吸干滤饼和压缩空气吹松、刮刀卸料、反吹清洗表面等全部操作，相应分为过滤区、洗涤脱水区、反吹清洗表面等全部操作，相应分为过滤区、洗涤脱水区、卸料区和表面再生区等几个不同的工作区域。卸料区和表面再生区等几个不同的工作区域。转鼓真空过滤机转筒转速多在转筒转速多在0.13 r/min，浸入悬浮，浸入悬浮液中